Omvendt osmosemembran er kerneelementet for at realisere omvendt osmose, og det er en kunstig halvgennemtrængelig membran med visse egenskaber fremstillet ved at simulere biologisk halvgennemtrængelig membran. Generelt lavet af polymermaterialer. Såsom celluloseacetatfilm, aromatisk polyhydrazidfilm, aromatisk polyamidfilm. Diameteren af overfladens mikroporer er generelt mellem 0,5 og 10 nm, og permeabiliteten er relateret til den kemiske struktur af selve membranen. Nogle polymermaterialer har god afstødning mod salt, men vandindtrængningshastigheden er ikke god. Den kemiske struktur af nogle polymermaterialer har flere hydrofile grupper, så vandgennemtrængningshastigheden er relativt hurtig. Derfor bør en tilfredsstillende omvendt osmosemembran have en passende mængde permeation eller saltafvisningshastighed.
