L'osmose inverse fonctionne en forçant l'eau à travers une membrane. Des ouvertures microscopiques de la membrane permettent à l'eau de passer à travers mais piéger les grosses particules et les composés. Parfois, la membrane possède une charge électrique. Cela aide à éliminer certains produits chimiques de l'eau.
Le système nécessite la force pour pousser l'eau à travers le filtre. Ceci est le "reverse" en osmose inverse, car la pression est nécessaire pour inverser le processus naturel de l'osmose, selon l'Institut de la qualité des eaux. Dans l'osmose naturelle, l'eau moins concentré (purifié) se déplace à l'eau avec des concentrations plus élevées de minéraux, particules, etc., afin de le diluer. Systèmes d'eau des ménages typiques sont suffisants pour forcer l'eau à travers la membrane.