Osmosis adalah fenomena biasa dalam alam semula jadi. Sebagai contoh, jika timun diletakkan di dalam air masin, ia akan kehilangan air dan mengecut. Proses molekul air daripada timun memasuki larutan air garam ialah osmosis. Jika kolam air dibahagikan kepada dua bahagian oleh membran yang hanya boleh dilalui oleh molekul air, dan air tulen dan air garam dituangkan ke dalam setiap sisi membran dengan ketinggian yang sama, selepas tempoh masa, paras air tulen akan berkurangan, manakala paras air masin akan meningkat. Fenomena molekul air yang berpindah melalui membran ke dalam air masin ini dipanggil osmosis. Kenaikan paras air masin tidak berkesudahan; ia akan mencapai titik keseimbangan pada ketinggian tertentu. Tekanan yang diwakili oleh perbezaan tahap cecair merentasi membran pada titik ini dipanggil tekanan osmotik. Magnitud tekanan osmosis secara langsung berkaitan dengan kepekatan air garam.
Selepas peranti di atas mencapai keseimbangan, jika tekanan tertentu dikenakan pada permukaan bahagian air masin, molekul air akan berhijrah dari bahagian air masin ke bahagian air tulen. Fenomena molekul cecair yang berhijrah daripada larutan cair kepada larutan pekat di bawah tekanan dipanggil osmosis terbalik. Jika air garam ditambahkan pada satu hujung peranti-yang disebutkan di atas dan tekanan melebihi tekanan osmotik air garam dikenakan pada hujung itu, kita boleh mendapatkan air tulen di hujung yang satu lagi. Ini adalah prinsip pembersihan air osmosis terbalik. Terdapat dua faktor utama dalam sistem osmosis songsang yang menghasilkan air tulen: membran terpilih, dipanggil membran-separa telap dan tekanan tertentu.
Ringkasnya, membran separa telap osmosis terbalik-mempunyai banyak liang, saiznya setanding dengan saiz molekul air. Oleh kerana bakteria, virus, kebanyakan bahan pencemar organik dan ion terhidrat jauh lebih besar daripada molekul air, ia tidak boleh melalui membran separa telap osmosis terbalik-dan diasingkan daripada air yang melaluinya. Di antara banyak kekotoran dalam air, garam terlarut adalah yang paling sukar untuk dikeluarkan. Oleh itu, kesan penulenan air osmosis terbalik selalunya ditentukan oleh kadar penyahgaraman. Kadar penyahgaraman osmosis songsang bergantung terutamanya pada selektiviti membran separa telap osmosis songsang-. Elemen membran osmosis songsang selektiviti tinggi-boleh mencapai kadar penyahgaraman setinggi 99.7%.
