Odwrócona osmoza zachodzi gdy rozpuszczalnik (na przykład woda) przenika przez półprzepuszczalna błonę (choćby odpowiednią folię) z roztworu o wysokim stężeniu (na przykład z wody słonej) do płynu o stężeniu wysokim (na przykład do wody słodkiej). Proces ten jest odwrotny do klasycznej osmozy,stąd i nazwa- odwrócona osmoza.

Aby zaszła odwrócona osmoza ciśnienie roztworu o dużym stężeniu musi być wyższe od ciśnienia po drugiej stronie błony półprzepuszczalnej, na tyle wysokie by pokonać ciśnienie osmotyczne rozpuszczalnika, które, jak wie każdy ze szkoły,działa w przeciwnym kierunku.
Odwrócona osmoza jest więc procesem wymagającym nakładu energii – na uzyskanie wspomnianego wysokiego ciśnienia.
Jednym z zastosowań odwróconej osmozy jest odsalanie wody morskiej. Instalacja odsalająca działająca na zasadzie odwróconej osmozy jest bardzo prosta: składa się ze zbiornika z membraną półprzepuszczalną, pompy wysokociśnieniowej, rur słonej i słodkiej wody, i czasem tylko jeszcze pompy obiegowej!