Osmoos on looduses tavaline nähtus. Näiteks kui kurk panna soolasesse vette, kaotab see vett ja tõmbub kokku. Kurgist pärit veemolekulide soolveelahusesse sisenemise protsess on osmoos. Kui veebassein on jagatud kaheks osaks membraaniga, millest saavad läbi ainult veemolekulid, ning membraani mõlemale küljele valatakse samale kõrgusele puhast vett ja soolast vett, siis teatud aja möödudes puhta vee tase langeb, soolase vee tase aga tõuseb. Seda nähtust, kus veemolekulid migreeruvad läbi membraani soolasesse vette, nimetatakse osmoosiks. Soolase vee taseme tõus ei ole lõputu; see saavutab teatud kõrgusel tasakaalupunkti. Rõhku, mida esindab vedeliku tasemete erinevus membraanis sellel hetkel, nimetatakse osmootseks rõhuks. Osmootse rõhu suurus on otseselt seotud soolase vee kontsentratsiooniga.
Kui ülaltoodud seade on tasakaalu saavutanud, siis kui soolase vee külje pinnale avaldatakse teatud rõhk, migreeruvad veemolekulid soolase vee poolelt puhta vee poolele. Seda nähtust, kus vedelad molekulid migreeruvad rõhu all lahjendatud lahusest kontsentreeritud lahusesse, nimetatakse pöördosmoosiks. Kui ülalmainitud seadme ühte otsa lisatakse soolvett ja sellele otsale rakendatakse soolvee osmootset rõhku ületav rõhk, saame teisest otsast puhta vee. See on pöördosmoosi vee puhastamise põhimõte. Puhast vett tootvates pöördosmoosisüsteemides on kaks võtmetegurit: selektiivne membraan, mida nimetatakse pool{5}}läbilaskvaks membraaniks, ja teatud rõhk.
Lihtsamalt öeldes on pöördosmoosi pool{0}}läbilaskval membraanil palju poore, mille suurus on võrreldav veemolekulide suurusega. Kuna bakterid, viirused, enamik orgaanilisi saasteaineid ja hüdraatunud ioonid on palju suuremad kui veemolekulid, ei suuda nad pöördosmoosi pool{2}}läbilaskvat membraani läbida ja eralduvad läbivast veest. Paljudest vees leiduvatest lisanditest on lahustunud soolad kõige raskemini eemaldatavad. Seetõttu määrab pöördosmoosi vee puhastamise efekti sageli magestamise kiirus. Pöördosmoosi magestamise kiirus sõltub peamiselt pöördosmoosi pool{6}}läbilaskva membraani selektiivsusest. Kõrge-selektiivsusega pöördosmoosi membraanielemendid võivad saavutada kuni 99,7% magestamise.
