Η βασική λειτουργία των μεμβρανών αντίστροφης όσμωσης είναι να επιτυγχάνουν αποτελεσματικό διαχωρισμό νερού και διαλυμένων ουσιών μέσω της οδήγησης υψηλής-πίεσης, με αποτέλεσμα να λαμβάνεται νερό προϊόντος υψηλής{{1} καθαρότητας. Η βασική του αρχή είναι να χρησιμοποιεί μια ημι-διαπερατή μεμβράνη που επιτρέπει μόνο στα μόρια του νερού να περάσουν ενώ εμποδίζει τα διαλυμένα άλατα, τα ιόντα βαρέων μετάλλων, την οργανική ύλη και τους μικροοργανισμούς, επιτυγχάνοντας έτσι βαθύ καθαρισμό.
Στον καθαρισμό του νερού, οι μεμβράνες αντίστροφης όσμωσης μπορούν να μειώσουν σημαντικά το TDS (Total Dissolved Solids), τη σκληρότητα και την περιεκτικότητα σε βαρέα μέταλλα στο νερό, μετατρέποντας το ακατέργαστο νερό σε πόσιμο καθαρό νερό. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται ευρέως σε οικιακούς καθαριστές νερού, βιομηχανική παραγωγή καθαρού νερού και εργαστηριακά συστήματα υπερκαθαρού νερού, ιδιαίτερα κατάλληλη για σενάρια με κακή ποιότητα νερού ή απαιτήσεις υψηλής καθαρότητας.
Σε βιομηχανικές εφαρμογές, οι μεμβράνες αντίστροφης όσμωσης δεν χρησιμοποιούνται μόνο για την παραγωγή νερού αλλά και για τη σταθερή παροχή νερού επεξεργασίας. Για παράδειγμα, η βιομηχανία ηλεκτρονικών απαιτεί υπερκαθαρό νερό για τον καθαρισμό των τσιπ, η βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας χρειάζεται νερό τροφοδοσίας λέβητα και η χημική βιομηχανία το χρησιμοποιεί για διαχωρισμό και συμπύκνωση διαλυτών και διαλυμάτων. Οι σταθερές δυνατότητες αφαλάτωσης διασφαλίζουν τη σταθερότητα των διαδικασιών παραγωγής και την ποιότητα του προϊόντος.
Επιπλέον, οι μεμβράνες αντίστροφης όσμωσης έχουν επίσης λειτουργίες ανάκτησης πόρων και προστασίας του περιβάλλοντος. Στην επεξεργασία λυμάτων, μπορεί να επιτρέψει τη βαθιά επαναχρησιμοποίηση των λυμάτων, μειώνοντας τις εκπομπές. στην αφαλάτωση του θαλασσινού νερού, μπορεί να μετατρέψει το θαλασσινό νερό σε πόρους γλυκού νερού. Με τις αυξανόμενες απαιτήσεις για εξοικονόμηση νερού και προστασία του περιβάλλοντος, η εφαρμογή αυτής της λειτουργίας συνεχίζει να επεκτείνεται παγκοσμίως.