Postopek obrnjene osmoze uporablja polovične membrane za ločevanje vode od onesnaževal. Semipermeable membrana omogoča prehod vode, vendar pojma (npr. Na+, Ca2+, Cl-) ali večjih molekul (npr. glukoza, sečnina, bakterije). Difuzija in osmoza sta termodinamično ugodni in se bosta nadaljevala do doseganja ravnotežja. Osmozo lahko upočasnimo, ustavimo ali celo obrnemo, če na membrano nanesemo zadosten tlak z "koncentrirane" strani membrane.
Obrnjena osmoza se pojavi, ko se voda premakne čez membranoproti gradientu koncentracije, od nižje koncentracije do večje koncentracije. Če želite ponazoriti, si predstavljajte polpermeazno membrano s svežo vodo na eni strani in koncentrirano vodno raztopino na drugi strani. Če pride do normalne osmoze, bo sveža voda prečkala membrano, da razredči koncentrirano raztopino. Pri obrnjeni osmozi se pritisk na strani s koncentrirano raztopino izsili molekule vode skozi membrano na sladkovodno stran.
Obstajajo različne velikosti pore membran, ki se uporabljajo za obratno osmozo. Medtem ko majhna velikost pore naredi boljše delo filtracije, traja dlje, da premaknete vodo. To je kot poskus preliti vodo skozi sesalec (velike luknje ali pore) v primerjavi s poskusom, da bi jo prelili skozi papirnato brisačo (manjše luknje). Vendar pa se obrnjena osmoza razlikuje od enostavne membranske filtracije, ker vključuje difuzijo in je prizadeta zaradi pretoka in tlaka.
