Systemy RO opierają się na zjawisku istnienia różnicy ciśnienia między cieczami o różnych stężeniach odizolowanymi błoną półprzepuszczalną. Jest to tak zwane ciśnienie osmotyczne. Z uwagi na stosunkowo nieznaczne dysproporcje ciśnień w naturalnym zjawisku systemy RO opierają się na zjawisku odwrotnym, w którym istnieje źródło ciśnienia z zewnątrz (ciśnienie wodociągu). W procesie uzdatniania występuje przesączanie płynu o mocniejszym stężeniu zanieczyszczeń do płynu o słabszym stężeniu. W ten sposób uzyskujemy bardzo wysoką dokładność filtracji. W filtrach RO filtrowane są niepożądane substancje takie jak między innymi: żelazo, mangan, twardość lecz też groźne bakterie.

Jakość wody po filtracji podobna jest do wody demineralizowanej (przewodność rzędu kilkunastu micro Siemensów na cm2). Bardzo często w celach spożywczych montuje się dopełniające mineralizatory, które uzupełniają mikroelementy odfiltrowane podczas przenikania wody poprzez membranę osmotyczną. Mankamentami systemu osmotycznego są głównie duży odrzut oczyszczanej wody (minimalnie 50%, nawet stosując pompy podnoszące ciśnienie) oraz stosunkowo niewielka efektywność (dlatego często do filtrów osmotycznych dodaje się zbiorniki buforowe magazynujące uzdatnioną wodę). Obecnie filtry do wody oparte na zjawisku filtracji molekularnej są niezmiernie popularne i występują w bardzo szerokim przedziale wydajności.