L’osmosi è un fenomeno per cui si ha un flusso/passaggio di solvente tra due soluzioni separate da una membrana semipermeabile. Il fenomeno è generalmente dovuto a differenze di concentrazione ma può anche essere determinato da differenze di potenziale elettrico tra due elettrodi immersi nelle due soluzioni (elettrosmosi), o da differenze di temperatura (termo-osmosi).
Il fluido meno concentrato fluisce verso quello con una maggiore quantità di solidi disciolti fino a raggiungere un equilibrio tra le due soluzioni. Questo fenomeno è noto come pressione osmotica.
L'osmosi inversa utilizzata nel trattamento delle acque inverte tale processo in modo artificiale.
Si tratta infatti di un metodo di separazione di un soluto e un solvente basato sull'applicazione di una pressione esterna alla membrana tale da invertire il flusso osmotico, per cui il solvente fluisce dalla soluzione più concentrata verso quella meno concentrata.
In pratica, l'acqua con una maggiore quantità di solidi disciolti fluisce verso la soluzione meno concentrata. Il risultato è la separazione in due fluidi ben distinti: uno altamente concentrato, che contiene tutti i residui, e un altro di acqua demineralizzata.
L’osmosi inversa rappresenta la più fine tecnica di filtrazione dell'acqua e serve ad eliminare dall'acqua – in larga misura – sali, patogeni, composti organici sintetici, pesticidi e la maggior parte delle sostanze contaminanti.