Obrnuta osmoza, poznata i kao reverzna osmoza, je operacija odvajanja membrane koja koristi razliku pritiska kao pokretačku snagu za odvajanje otapala od otopine. Pritisak se vrši na tekućinu materijala s jedne strane membrane. Kad tlak pređe osmotski tlak, otapalo će preokrenuti osmozu u smjeru prirodnog prožimanja. Na taj način se prodire otapalo dobiva na strani membrane pod niskim tlakom, to jest permeatom; strana visokog pritiska je koncentrirana otopina, odnosno koncentrirana otopina. Ako se obrnuta osmoza koristi za pročišćavanje morske vode, slatka voda se dobiva na strani membrane niskog tlaka, a slana voda na strani visokog tlaka. U obrnutoj osmozi, brzina prožimanja otapala, odnosno energija protoka tekućine N je: N=Kh (Δp － Δπ) gdje je Kh koeficijent hidraulične propusnosti, koji se blago povećava s porastom temperature; Δp je razlika statičkog pritiska između dvije strane membrane; Δπ je razlika osmotskog pritiska otopine s obje strane membrane. Osmotski pritisak π razrijeđenog rastvora je:&π=iCRT" gdje je broj iona nastalih ionizacijom molekula otopljene tvari; C je molarna koncentracija otopljene tvari; R je molarna plinska konstanta; T je apsolutna temperatura. Obrnuta osmoza obično koristi asimetrične membrane i kompozitne membrane. Oprema koja se koristi za reverznu osmozu je uglavnom oprema za separaciju membrana tipa šupljih vlakana ili valjaka. Membrana reverzne osmoze može presresti različite anorganske ione, koloidne tvari i makromolekularne otopljene tvari u vodi kako bi dobila čistu vodu. Također se može koristiti za predkoncentriranje makromolekularnih organskih otopina. Zbog jednostavnog procesa obrnute osmoze i niske potrošnje energije, brzo se razvio u posljednjih 20 godina. Široko se koristi za desalinizaciju morske vode i bočate vode (vidi slanu vodu), omekšavanje kotlovske vode i prečišćavanje otpadnih voda, te u kombinaciji s izmjenom iona za proizvodnju vode visoke čistoće. Raspon njegove primjene se širi, a počeo se koristiti i za koncentriranje mliječnih proizvoda i sokova i biokemijskih proizvoda te za odvajanje i koncentraciju bioloških agenasa.
