Osmoza je uobičajena pojava u prirodi. Na primjer, ako se krastavac stavi u slanu vodu, izgubit će vodu i skupiti se. Proces ulaska molekula vode iz krastavca u otopinu slane vode je osmoza. Ako se bazen s vodom podijeli na dva dijela membranom kroz koju mogu proći samo molekule vode, a čista voda i slana voda se ulijevaju u svaku stranu membrane do iste visine, nakon određenog vremena razina čiste vode će se smanjiti, dok će se razina slane vode povećati. Ovaj fenomen molekula vode koji migriraju kroz membranu u slanu vodu naziva se osmoza. Porast razine slane vode nije beskonačan; doći će do točke ravnoteže na određenoj visini. Tlak predstavljen razlikom u razinama tekućine kroz membranu u ovoj točki naziva se osmotski tlak. Veličina osmotskog tlaka izravno je povezana s koncentracijom slane vode.
Nakon što gornji uređaj postigne ravnotežu, ako se primijeni određeni pritisak na površinu strane slane vode, molekule vode će migrirati sa strane slane vode na stranu čiste vode. Ovaj fenomen molekula tekućine koje migriraju iz razrijeđene otopine u koncentriranu otopinu pod pritiskom naziva se reverzna osmoza. Ako se na jedan kraj gore-spomenutog uređaja doda slana otopina i na taj se kraj primijeni tlak veći od osmotskog tlaka slane vode, možemo dobiti čistu vodu na drugom kraju. Ovo je princip pročišćavanja vode reverznom osmozom. Dva su ključna čimbenika u sustavima reverzne osmoze koji proizvode čistu vodu: selektivna membrana, koja se naziva polu-propusna membrana, i određeni tlak.
Jednostavno rečeno, polu{0}}propusna membrana za reverznu osmozu ima brojne pore čija je veličina usporediva s veličinom molekula vode. Budući da su bakterije, virusi, većina organskih zagađivača i hidratizirani ioni puno veći od molekula vode, ne mogu proći kroz polu-propusnu membranu reverzne osmoze i odvajaju se od vode koja prolazi. Među brojnim nečistoćama u vodi, najteže se uklanjaju otopljene soli. Stoga je učinak pročišćavanja vode reverznom osmozom često određen brzinom desalinizacije. Brzina desalinizacije reverzne osmoze uglavnom ovisi o selektivnosti polu-propusne membrane reverzne osmoze. Visoko{8}}selektivni membranski elementi reverzne osmoze mogu postići stopu desalinizacije od čak 99,7%.
