ในทางกลับกัน, การออสโมซิสย้อนกลับทำงานในลักษณะเดียวกัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือกระบวนการจะถูกควบคุม น้ำเค็มหรือน้ำป้อนจะถูกบังคับให้ผ่านเมมเบรนที่อนุญาตให้มีเพียงน้ำบริสุทธิ์เท่านั้นที่ผ่านได้ ระบบออสโมซิสย้อนกลับทำงานภายใต้แรงดันสูงและใช้เมมเบรนชนิดพิเศษเพื่อกรองน้ำที่สดชื่นจากเกลือ
ด้านล่างนี้เป็นแผนภาพแสดงกระบวนการรีเวิร์สออสโมซิส เมื่อแรงดันถูกกดลงบนสารละลายเข้มข้น โมเลกุลของน้ำจะถูกดันผ่านเยื่อกึ่งซึมผ่านได้ และสารปนเปื้อนจะไม่สามารถผ่านเข้าไปได้