Οι μονάδες αντίστροφης ώσμωσης μπορούν να απομακρύνουν από το νερό όλα τα άλατα (μεταλλικά και μη) αλλά και τους μικροοργανισμούς. Η απομάκρυνση αυτή επιτυγχάνεται με ειδικά φίλτρα – ημιπερατές μεμβράνες με πολύ μικρή διάμετρο πόρων επιπέδου νανόμετρου.

Στο ευρύ κοινό οι μονάδες αντίστροφης ώσμωσης, είναι γνωστές και ως συστήματα αφαλάτωσης.

Χρησιμοποιούνται συνήθως στις ακόλουθες περιπτώσεις των νερών με:
α) αυξημένη περιεκτικότητα σε θαλασσινό νερό (παράκτιες, νησιωτικές περιοχές)
β) υψηλά νιτρικά ιόντα (περιοχές με εντατική γεωργία)
γ) αυξημένη συγκέντρωση τοξικών βαρέων μετάλλων (περιοχές με έντονη βιομηχανική δραστηριότητα).

Πρόκειται για την πλέον εξελισσόμενη μορφή επεξεργασίας του νερού με ημιπερατές μεμβράνες που διαθέτουμε μέχρι σήμερα και που έχει ευρεία εφαρμογή, με τρία όμως βασικά μειονεκτήματα:

 α) Η απόδοση της αντίστροφης ώσμωσης εξαρτάται από τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του αρχικού νερού και την θερμοκρασία.
Δύο ακραία παραδείγματα είναι, αν το αρχικό νερό έχει 5 % θάλασσα, η αντίστροφη ώσμωση παράγει 80 % καθαρό νερό και 20 % νερό με πολύ αυξημένο ποσοστό σε θάλασσα (απόβλητο προς απόρριψη). Αν το αρχικό νερό έχει 50 % θάλασσα, τότε παράγεται 15 % καθαρό νερό και 85 % νερό – απόβλητο προς απόρριψη.
Η αυξημένη δε θερμοκρασία του νερού (>25°C) βελτιώνει την τελική παραγωγή καθαρού νερού, ενώ αντίθετα θερμοκρασίες <25°C μειώνουν την απόδοση ως και 50%

 β) Αφαιρεί από το νερό όλα τα άλατα, συμπεριλαμβανομένων και των απαραίτητων στον ανθρώπινο οργανισμό (π.χ. ασβέστιο και μαγνήσιο) και παράγει νερό χαμηλού pH (όξινο).
Το πρόβλημα αυτό συνήθως λύνεται με εμπλουτισμό αλάτων ασβεστίου. Η διαδικασία αυτή είναι εξαιρετικά ασταθής στην δοσομέτρηση της, που την καθιστά σχεδόν αδύνατη και πολύ ακριβή σε μικρή κλίμακα (οικιακά και επαγγελματικά R/O). Η ανθρώπινη κατανάλωση όξινου νερού σε καθημερινή βάση οδηγεί στην καταστροφή των νεφρών μας.
Μεγάλη ευπάθεια στο όξινο νερό έχουν και τα μέταλλα κυρίως τα ανοξείδωτα που παρουσιάζουν διάβρωση (pitting)

Το αρχικό κόστος εγκατάστασης και το κόστος λειτουργίας εξαρτώνται από την ποιότητα του αρχικού νερού και την αναμενόμενη κατανάλωση και είναι σαφώς υψηλότερο από όλες τις άλλες μορφές επεξεργασίας του νερού.
Λόγω της πολυπλοκότητας της συσκευής, απαιτείται έλεγχος ορθής λειτουργίας και συντήρηση σε τακτική βάση από εξειδικευμένο προσωπικό του προμηθευτή.