Мембранната технология за обратна осмоза се прилага широко в области като пречистване на питейна вода в домакинствата, производство на промишлена чиста вода и пречистване на отпадъчни води. В практически приложения системите за обратна осмоза често се използват заедно с други процеси на предварителна обработка (като филтриране с активен въглен и микрофилтрация), за да се удължи продължителността на живота на мембраната и да се подобри общата ефективност на пречистване. Например в домакинските пречистватели на вода мембраните за обратна осмоза ефективно премахват вредни вещества като бактерии, вируси и тежки метали от водата, осигурявайки относително безопасна питейна вода.
В промишления сектор мембраните за обратна осмоза се използват за производство на вода с висока-чистота, която да отговаря на нуждите на индустрии като електроника и фармацевтика. Важно е да се отбележи, че експлоатационните разходи на мембраните за обратна осмоза включват първоначална инвестиция и разходи за рутинна поддръжка, като подмяна на мембранни елементи и консумация на енергия. Тези разходи обаче могат постепенно да намалеят в дългосрочен план поради технологичния напредък.