Модулът EDI се състои от редуващи се слоеве от катионобменни мембрани, анионобменни мембрани и йонообменни смоли, образуващи структура на стек от мембрани с редуващи се камери за обезсоляване и концентрат. При постоянно напрежение катионите и анионите във водата мигрират към съответните им електроди: катионите проникват през катионобменната мембрана в камерата за концентрат, но се блокират от анионобменната мембрана, докато анионите проникват през анионобменната мембрана, но се блокират от катионобменната мембрана, като по този начин се постига селективно задържане на йони.
Смесеният пласт от смола в камерата за обезсоляване постига динамично пречистване чрез три синергични ефекта: първо, адсорбира йони на примеси от водата чрез йонообмен; след това, задвижвани от електрическо поле, адсорбираните йони мигрират към камерата за концентрат; едновременно, H⁺ и OH⁻, генерирани от електролиза на водна молекула, непрекъснато регенерират смолата, поддържайки обменния й капацитет. Този механизъм за само-регенериране елиминира необходимостта от изключване на системата за химическа регенерация.