Мембраната, която селективно позволява на веществата да преминават през нея, се нарича полупропусклива мембрана. Мембрана, която пропуска само разтворителя, но не и разтвореното вещество, обикновено се нарича идеална полупропусклива мембрана. Когато равни обеми от разреден разтвор (напр. прясна вода) и концентриран разтвор (напр. солена вода) се поставят от противоположните страни на полупропусклива мембрана, разтворителят в разредения разтвор естествено ще тече през мембраната към страната на концентрирания разтвор. Това явление се нарича осмоза.
Когато осмозата достигне равновесие, нивото на течността от страната на концентрирания разтвор ще бъде по-високо от това от страната на разредения разтвор, създавайки разлика в налягането, наречена осмотично налягане. Големината на осмотичното налягане зависи от присъщите свойства на разтвора, а именно вида, концентрацията и температурата на концентрирания разтвор, но не и от свойствата на полупропускливата мембрана. Ако се приложи налягане, по-голямо от осмотичното налягане към страната на концентрирания разтвор, разтворителят ще тече в посока, обратна на първоначалната осмотична посока, започвайки от концентрирания разтвор към страната на разредения разтвор. Този процес се нарича обратна осмоза.
Обратната осмоза е процес на обратна миграция на осмозата. Това е метод на разделяне, който използва селективното задържане на полу-пропусклива мембрана за разделяне на разтвореното вещество и разтворителя в разтвор под налягане. Той се използва широко при пречистване и концентриране на различни течности. Най-често срещаното приложение е в процесите на пречистване на вода, където технологията за обратна осмоза се използва за отстраняване на примеси като неорганични йони, бактерии, вируси, органични вещества и колоиди от сурова вода, за да се получи високо-качествена чиста вода.