Reverzní osmóza je způsob filtrace, vycházející z fyzikálního jevu zvaného osmóza. Hlavní hnací sílou tohoto procesu je tlak – rozdílný tlak látky před a za membránou vede k transportu látky přes membránu. Princip procesu spočívá v tom, že působením tlaku molekuly vody z roztoku solí začnou procházet semipermeabilní membránou a výsledkem je koncentrovaný roztok solí na tlakové straně membrány a čisté rozpouštědlo (voda) na straně druhé. Ideální reverzně osmotická membrána propouští pouze vodu, hydratované ionty a nízkomolekulární látky jsou membránou zadržovány. Pro průchod vody membránou je potřeba překonat osmotický tlak, který v případě silně zasolených vod může dosahovat desítek barů. Aplikace provozované při 70 bar nejsou výjimkou.

Reverzní osmóza je nejpoužívanějším tlakovým membránovým procesem. První aplikace spojené s použitím reverzní osmózy jsou známé ze 70. let. V té době se reverzně osmotické membrány vyráběly z acetátu celulózy a měly velice omezený rozsah použití. Obecně byla reverzní osmóza považovaná ze ekonomicky nevýhodný proces vzhledem k vysokým provozním nákladům. V 80. letech začal bouřlivý rozvoj nových typů reverzně osmotických membrán, které měly vysokou životnost a byly odolnější vůči vysokým tlakům, kolísáním hodnot pH a biologickému foulingu. V dnešní době jsou používány kompozitní membrány, vyrobené z několika vrstev různých polymerů. Moduly se používají téměř výhradně spirálně vinuté, výjimečně dutá vlákna.

Proces reverzní osmózy se využívá k odsolení mořské a brakické vody, při výrobě ultračisté vody pro elektrotechnický a farmaceutický průmysl, při čištění některých typů průmyslových odpadních vod. Reverzní osmóza nalezla uplatnění i v některých odvětvích potravinářského, chemického a energetického průmyslu.