Die Umkehr-Osmose-Anlage arbeitet mit Membranen, die das Lösemittel Wasser durch Ihre Poren durchlassen, gelöste Stoffe jedoch am Durchgang hindern. Diese Membranen werden als halbdurchlässig bezeichnet. Werden nun Salze und reines Wasser durch eine solche Membrane voneinander getrennt, so fließt ohne Einwirkung von äußeren Kräften das reine Wasser durch die Membrane hindurch in die Salzlösung, wodurch sich deren Druck erhöht und die Konzentration abnimmt.
Dieser Vorgang wird als Osmose bezeichnet. Bei der Umkehrosmose wird dieser Vorgang mithilfe von Druck rückgängig gemacht. Die Salze werden hier wieder vom Wasser getrennt. Man erhält demineralisiertes Wasser.