A membrana de osmose reversa é o elemento central para perceber a osmose reversa, e é uma membrana semi-permeável artificial com certas características feitas simulando membrana biológica semi-permeável. Geralmente feito de materiais polímeros. Como filme de acetato de celulose, filme de polihidrarazida aromática, filme de poliamida aromática. O diâmetro dos microporos superficiais é geralmente entre 0,5 e 10 nm, e a permeabilidade está relacionada à estrutura química da própria membrana. Alguns materiais de polímero têm boa repelência ao sal, mas a taxa de penetração da água não é boa. A estrutura química de alguns materiais de polímero tem mais grupos hidrofílicos, então a taxa de permeação de água é relativamente rápida. Portanto, uma membrana de osmose reversa satisfatória deve ter uma quantidade adequada de permeação ou taxa de rejeição do sal.
