La membrana osmotica è composta da diversi fogli sottili di pellicola pressati tra di loro (sottile pellicola composita - TFC) e disposti a spirale intorno ad un tubo di plastica. Il materiale della membrana è semipermeabile: permette il passaggio delle molecole d'acqua mentre agisce da barriera per i solidi disciolti (contaminanti chimici minerali).
Quando il flusso dell'acqua viene a contatto con la superficie della membrana, le molecole d'acqua penetrano la stessa facendosi strada attorno alla spirale, per raccogliersi al centro del tubo.
I contaminanti rimasti sulla superficie della membrana, vengono risciacquati ed espulsi dallo scarico.