پدیده اسمز زمانی اتفاق می افتد که آب از یک محلول رقیق تر حرکت کرده و از غشای نیمه تراوا عبور کند و وارد محلول با غلظت بیشتر شود و آن را رقیق سازد. جریان آب خالص از محلول رقیق تر به محلول غلیظ تر همچنان ادامه می یابد، تا زمانی که غلظت ها به تعادل برسند.
این جریان اسمزی را می توان با اعمال فشار بر محلول غلیظ تر کاهش داد و یا کاملا متوقف کرد. میزان فشار مورد نیاز برای متوقف کردن جریان اسمزی، با غلظت محلول متناسب بوده و فشار اسمزی نامیده می شود.
اگر چنانچه فشاری بیشتر از فشار اسمزی به محلول با غلظت بیشتر وارد شود، جریان معکوس شده و بدین ترتیب جریان آب خالص یا نفوذ از طرف محلول با غلظت بیشتر تولید می شود. به این ترتیب نشان داده می شود که چگونه با استفاده از سیستم اسمز معکوس (RO) می توان از آب لب شور و یا آب دریا، آب شیرین تهیه کرد.
RO با استفاده از غشای نیمه تراوا و پمپ فشار می تواند آب شور ورودی را به دو جریان آب مجزا تقسیم کند. یکی جریان آب تولید شده با کیفیت بالا و دیگری جریان پساب غلیظ شده برگشتی که شوراب نیز نامیده می شود.
اسمز معکوس یک فرایند فیلتراسیون واقعی (کامل) نمی باشد؛ زیرا نمک های محلول و نیز سایر مواد، تنها بسته به اندازه آنها حذف نمی شوند. این فرایند براساس توانایی بیشتر عبور مولکول های آب از غشا نسبت به نمک ها و ترکیبات مولکولی سنگین تر، استوار است.
هر سیستم RO از سه جزء مهم تشکیل شده است: سیستم پیش تصفیه، پمپ فشار قوی و مدول غشایی. میزان کارایی سیستم به طراحی و انتخاب این اجزا و کل سیستم بستگی دارد.