反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側得到淡水，在高壓側得到鹵水。

反滲透（RO）法是可達到90%-99%雜質去除率中最經濟的方法，通常用于過濾除直徑小于1nm的污染物。而純水的水質監測中，關鍵指標有：電導率/電阻K、總有機碳水平、PH值、熱源水平、微生物含量等。

RO膜的濾孔結構較UF膜還要致密，RO膜可去除所有的顆粒、細菌以及分子量大于300的有機物(包括熱源)。由于RO膜致密度極高，因此，產出的水流很慢，需要經過相當的時間，貯水箱內才會有足夠的水量。

RO膜可執行離子排除，使得只有水可通過RO膜，其余所有的離子及溶解的分子都被截留，并加以排除(包括鹽類和糖)。RO膜以電荷反應將離子排除，帶電荷愈大，排除性愈高，所以RO膜幾乎可排除所有的(>99%)強離子性的高價離子，但是，對于弱離子性的單價離子(如鈉離子)的效果只有95%。不同的進水需要不同種類的RO膜，RO膜包括由乙酸纖維酯制成，或是以聚硫胺與聚砜基質的混合薄層聚合物。