Явлението осмоза е в основата на процеса на обмяната на веществата във всеки жив организъм: хранителните вещества преминават във всяка жива клетка, а метаболитите се извеждат обратно. Всички тези процеси се извършват чрез така наречените полупропускливи мембрани, които позволятват преминаването на молекули на някои вещества и пречат на молекулите на други вещества да преминат през тях.

Същността на явлението на осмозата се състои в това, че ако от двете страни на полупропускливата мембрана, която позволява само на молекулите на водата да преминават, се намират водни разтвори на соли с различна концентрация, молекулите на водата ще се придвижат през мембраната от слабо концентрирания разтвор към по-концентрирания. При това, ако и двата разтвора са под еднакво външно налягане (например, атмосферно), поради явлението на осмозата, т.е. вследствие на процеса на проникване на вода през мембраната, се наблюдава повишаване на нивото на течността в по-концентрирания разтвор. Тази разлика във височината на нивата на двата разтвора с различна концентрация е пропорционална на силата, която действа на водата, за да премине през мембраната. Тази сила се нарича "осмотично налягане".

Ако обаче върху разтвора с по-голяма концентрация се упражни външно налягане, което надвишава осмотичното, молекулите на водата ще започнат да се движат през полупропускливата мембрана в обратна посока, тоест от по-концентрирания разтвор към по-малко концентрирания. Този процес се нарича "обратна осмоза". Ако се приложи външно налягане, равно на безкрайност, теоретично може да се "изтиска почти цялата вода" от по-концентрирания разтвор и така да се раздели началния разтвор на "чиста и мръсна вода".

От гледна точка на технологичните процеси за пречистване на водата, обратната осмоза се отнася към мембранните масообменни процеси с трансверзален (напречен) поток, при които потокът на входящата вода се разделя на два потока - "чиста" вода - пермеат и "мръсна" вода - концентрат. При това съотношението между количеството получен пермеат (пречистена вода) и количеството входяща вода, изразено в проценти (англ. recovery of reverse osmosis), се нарича "степен на извличане на пермеата" или "изход на пермеата".