Osmoz doğada yaygın bir olaydır. Örneğin salatalık tuzlu suya konulursa su kaybeder ve küçülür. Salatalıktan gelen su moleküllerinin tuzlu su çözeltisine girme süreci ozmozdur. Bir su havuzu, yalnızca su moleküllerinin geçebileceği bir zarla ikiye bölünürse ve zarın her iki tarafına aynı yüksekliğe kadar saf su ve tuzlu su dökülürse, bir süre sonra saf su düzeyi azalacak, tuzlu su düzeyi ise artacaktır. Su moleküllerinin zardan tuzlu suya geçmesi olayına ozmoz denir. Tuzlu su seviyesindeki artış sonsuz değil; belli bir yükseklikte denge noktasına ulaşacaktır. Bu noktada membran boyunca sıvı seviyelerindeki farkla temsil edilen basınca ozmotik basınç denir. Ozmotik basıncın büyüklüğü doğrudan tuzlu suyun konsantrasyonuyla ilgilidir.
Yukarıdaki cihaz dengeye ulaştıktan sonra tuzlu su tarafının yüzeyine belirli bir basınç uygulandığında su molekülleri tuzlu su tarafından saf su tarafına doğru hareket edecektir. Sıvı moleküllerin seyreltik bir çözeltiden konsantre bir çözeltiye basınç altında geçmesi olayına ters ozmoz denir. Yukarıda bahsettiğimiz cihazın bir ucuna tuzlu su eklenirse ve bu ucuna da tuzlu suyun ozmotik basıncını aşan bir basınç uygulanırsa diğer ucunda saf su elde edebiliriz. Ters ozmoz su arıtma prensibi budur. Saf su üreten ters ozmoz sistemlerinde iki temel faktör vardır: yarı-geçirgen membran adı verilen seçici bir membran ve belirli bir basınç.
Basitçe söylemek gerekirse, ters ozmoz yarı{0}}geçirgen membranı, boyutları su moleküllerinin boyutuyla karşılaştırılabilecek çok sayıda gözenek içerir. Bakteriler, virüsler, çoğu organik kirletici madde ve hidratlı iyonlar su moleküllerinden çok daha büyük olduğundan, ters ozmoz yarı{2}}geçirgen membranından geçemezler ve içinden geçen sudan ayrılırlar. Sudaki pek çok yabancı madde arasında çözünmüş tuzların giderilmesi en zor olanıdır. Bu nedenle ters ozmozun su arıtma etkisi çoğunlukla tuzdan arındırma oranıyla belirlenir. Ters ozmozun tuzdan arındırma oranı esas olarak ters ozmoz yarı-geçirgen membranının seçiciliğine bağlıdır. Yüksek-seçiciliğe sahip ters ozmoz membran elemanları, %99,7'ye varan tuzdan arındırma oranına ulaşabilir.
