En membran, der er selektiv for stoffet, der skal gennemtrænges kaldes en semi-gennemtrængelig membran. Generelt kaldes en membran, der kun kan passere gennem et opløsningsmiddel, men ikke en opløst, en ideel semipermeabel membran. Når det samme volumen fortyndet opløsning (såsom ferskvand) og koncentreret opløsning (såsom saltvand) placeres på begge sider af den semipermeable membran, vil opløsningsmidlet i den fortyndede opløsning naturligt passere gennem den semigennemtrængelige membran og strømme spontant til siden af den koncentrerede opløsning. Dette fænomen kaldes penetration. Når osmosen når ligevægt, vil væskeniveauet på siden af den koncentrerede opløsning være højere end væskeniveauet i fortyndet opløsning med en vis højde, det vil sige, der dannes en trykforskel, og denne trykforskel er det osmotiske tryk. Størrelsen af det osmotiske tryk afhænger af opløsningens iboende egenskaber, det vil sige, det er relateret til typen, koncentrationen og temperaturen af den koncentrerede opløsning og har intet at gøre med den semipermeable membrans egenskaber. Hvis der påføres et tryk, der er større end det osmotiske tryk, på siden af den koncentrerede opløsning, vil opløsningsmidlets strømningsretning være modsat den oprindelige gennemtrængningsretning og begynde at strømme fra den koncentrerede opløsning til den fortyndede opløsning. Denne proces kaldes omvendt osmose. Omvendt osmose er en omvendt migrationsbevægelse af osmose. Det er en adskillelsesmetode, der adskiller opløst og opløsningsmiddel i opløsningen ved hjælp af den selektive retentionseffekt af en semipermeabel membran under tryk. Det har været meget udbredt i forskellige væsker. Rensning og koncentration, det mest almindelige anvendelseseksempel er i vandbehandlingsprocessen, brugen af omvendt osmoseteknologi til at fjerne urenheder som uorganiske ioner, bakterier, vira, organisk materiale og kolloider i råvand for at opnå renset vand af høj kvalitet.
