Osmoze ir izplatīta parādība dabā. Piemēram, ja gurķi ievieto sālsūdenī, tas zaudēs ūdeni un saruks. Process, kurā ūdens molekulas no gurķa nonāk sālsūdens šķīdumā, ir osmoze. Ja ūdens baseinu sadala divās daļās ar membrānu, caur kuru var iziet tikai ūdens molekulas, un katrā membrānas pusē vienā augstumā ielej tīru ūdeni un sālsūdeni, pēc kāda laika tīra ūdens līmenis samazināsies, savukārt sālsūdens līmenis palielināsies. Šo parādību, kad ūdens molekulas migrē caur membrānu sālsūdenī, sauc par osmozi. Sālsūdens līmeņa paaugstināšanās nav bezgalīga; tas sasniegs līdzsvara punktu noteiktā augstumā. Spiedienu, ko šajā brīdī attēlo šķidruma līmeņu atšķirība membrānā, sauc par osmotisko spiedienu. Osmotiskā spiediena lielums ir tieši saistīts ar sālsūdens koncentrāciju.
Pēc tam, kad iepriekš minētā ierīce ir sasniegusi līdzsvaru, ja uz sālsūdens virsmas tiek pielikts noteikts spiediens, ūdens molekulas migrēs no sālsūdens puses uz tīra ūdens pusi. Šo parādību, kad šķidruma molekulas migrē no atšķaidīta šķīduma uz koncentrētu šķīdumu zem spiediena, sauc par reverso osmozi. Ja sālījums tiek pievienots iepriekšminētās ierīces vienam -galam un tam tiek piemērots spiediens, kas pārsniedz sālījuma osmotisko spiedienu, mēs varam iegūt tīru ūdeni otrā galā. Tas ir reversās osmozes ūdens attīrīšanas princips. Reversās osmozes sistēmās, kas ražo tīru ūdeni, ir divi galvenie faktori: selektīvā membrāna, ko sauc par daļēji{5}}caurlaidīgu membrānu, un noteikts spiediens.
Vienkārši sakot, reversās osmozes daļēji{0}}caurlaidīgajā membrānā ir daudz poru, kuru izmērs ir salīdzināms ar ūdens molekulu izmēru. Tā kā baktērijas, vīrusi, lielākā daļa organisko piesārņotāju un hidratētie joni ir daudz lielāki par ūdens molekulām, tie nevar iziet cauri reversās osmozes daļēji{2}}caurlaidīgajai membrānai un tiek atdalīti no ūdens, kas iet cauri. No daudzajiem ūdens piemaisījumiem visgrūtāk ir noņemt izšķīdušos sāļus. Tāpēc reversās osmozes ūdens attīrīšanas efektu bieži nosaka atsāļošanas ātrums. Reversās osmozes atsāļošanas ātrums galvenokārt ir atkarīgs no reversās osmozes daļēji{6}}caurlaidīgās membrānas selektivitātes. Augstas-selektivitātes reversās osmozes membrānas elementi var sasniegt pat 99,7% atsāļošanas ātrumu.
