Обратный осмос способен удалять 99% растворенных солей (ионов), частиц, коллоидов, органических веществ, бактерий и пирогенов из исходной воды (хотя не следует ожидать, что система обратного осмоса удалит 100% бактерий и вирусов). Мембрана обратного осмоса удаляет загрязняющие вещества в зависимости от их размера и заряда. Любое загрязняющее вещество с молекулярной массой более 200, скорее всего, будет удалено при правильно реализованной системе обратного осмоса (молекулярная масса молекулы воды составляет 18).

Кроме того, загрязняющие вещества с большим ионным зарядом не смогут пройти через мембрану обратного осмоса.
Обратный осмос очень эффективен при очистке солоноватой воды, поверхностных вод и грунтовых вод как в больших, так и в малых потоках. Отрасли, в которых используется вода обратного осмоса, включают медицину, «кипящую питательную воду», пищевую промышленность и производство напитков.