Umkehrosmose entfernt Verunreinigungen aus dem Speisewasser, also ungefiltertem Wasser, indem es durch Druck durch eine semipermeable Membran gedrückt wird. Um sauberes Trinkwasser bereitzustellen, fließt das Wasser von der konzentrierteren Seite der RO-Membran zur weniger konzentrierten Seite. Das erzeugte Frischwasser wird als permeiertes Reinwasser bezeichnet. Das verbleibende konzentrierte Wasser wird Abwasser oder Sole genannt.

Eine semipermeable Membran hat kleine Poren, die Verunreinigungen blockieren können, aber den Durchgang von Molekülen ermöglichen. Bei der Osmose wird das Wasser beim Durchgang durch die Membran stärker konzentriert, um auf beiden Seiten ein Gleichgewicht herzustellen. Umkehrosmose verhindert, dass Verunreinigungen auf die weniger konzentrierte Seite der Membran gelangen. Wenn beispielsweise bei der Umkehrosmose Druck auf Salzwasser ausgeübt wird, bleibt das Salz zurück und es fließt nur sauberes Wasser durch.