Мембрана обратного осмоса является основным элементом для реализации обратного осмоса и представляет собой искусственную полупроницаемую мембрану с определенными характеристиками, изготовленную путем моделирования биологической полупроницаемой мембраны. Как правило, изготавливается из полимерных материалов. Химическая структура некоторых полимерных материалов имеет больше гидрофильных групп, поэтому скорость проникновения воды относительно высока. Таким образом, удовлетворительная мембрана обратного осмоса должна иметь соответствующую степень проникновения или отторжения соли.