اسمز معکوس (RO) مقرون به صرفه ترین روش حذف ۹۰ تا ۹۹ درصد تمام آلاینده ها است. ساختار منافذ غشای اسمز معکوس بسیار محکم‌تر از غشای اولترافیلتراسیون است. غشاهای اسمز معکوس عملا می‌توانند تمام ذرات، باکتری‌ها و مواد ارگانیک بزرگتر از 300 دالتون وزن مولکولی (از جمله پیروژن‌ها) را حذف کنند. در واقع، فناوری اسمز معکوس معمولا توسط پیشروترین کارخانجات تولید کننده بطری آب استفاده می شود.
هنگامی که محلول‌هایی با دو غلظت متفاوت توسط غشای نیمه نفوذپذیر جدا شوند، اسمز طبیعی اتفاق می افتد. فشار اسمزی، آب را از طریق غشا عبور داده، آب محلول دارای غلظت بیشتر را رقیق کرده و محلول نهایی در تعادل خواهد بود.
در سیستم‌های تصفیه آب، فشار هیدرولیک به محلول تغلیظ شده اعمال شده تا فشار اسمزی را خنثی کند. آب خالص از محلول تغلیظ شده حرکت کرده و در زیر غشا جمع می‌شود. از آنجایی که غشاهای اسمز معکوس بسیار محدود کننده هستند، در نتیجه سرعت جریان آهسته می‌شود. برای تولید حجم کافی در مقدار زمان منطقی، مخازن ذخیره‌سازی آب مورد نیاز هستند.
همچنین اسمز معکوس شامل یک فرایند استثنای یونی است. فقط حلال مجاز به عبور از غشای اسمز معکوس نیمه‌تراوا است، در حالیکه واقعا تمام یون‌ها و مولکول های حل شده (از جمله نمک‌ها و شکرها) حفظ شده‌اند.
غشای نیمه تراوا با عمل پدیده بار نمک‌ها (یون‌ها) را حذف می‌کند، هرچه بار بزرگتر باشد، حذف بیشتر خواهد بود. بنابراین، غشا تقریبا تمام (99%) یون‌های چند ظرفیتی یونیزه شده قوی اما 95% یون‌های تک ظرفیتی یونیزه شده ضعیف مثل سدیم را رد می‌کند.
**ن