Eine der Hauptfunktionen von Umkehrosmosemembranen ist die Entsalzung. Bei Wasseraufbereitungsprozessen wie der Meerwasserentsalzung und Brackwasserentsalzung können Umkehrosmosemembranen gelöste Salze, Kolloide, Mikroorganismen und organische Stoffe aus dem Wasser entfernen und so frisches Wasser erzeugen. Dies funktioniert durch die Anwendung von Druck, wodurch Wassermoleküle von der Seite der Lösung mit hoher --Konzentration durch die Umkehrosmosemembran zur Seite der Lösung mit niedriger --Konzentration wandern und so Salz entfernen. Typische Umkehrosmose-Membranen weisen eine Natriumchlorid-Abweisungsrate von über 90 % auf, und einige Umkehrosmose-Verbundmembranen können sogar eine Entsalzungsrate von über 98 % erreichen.
Die Meerwasserentsalzung ist eine der wichtigsten Anwendungen der Umkehrosmose-Technologie. Insbesondere in wasserarmen Küstengebieten stellt die Umkehrosmose-Technologie eine entscheidende Garantie für die Süßwasserversorgung dar. Durch Umkehrosmoseanlagen werden Salz und Verunreinigungen im Meerwasser effektiv entfernt, wodurch frisches Wasser entsteht, das für den menschlichen Gebrauch und den industriellen Gebrauch geeignet ist. Dies löst nicht nur das Problem der Wasserknappheit in Küstengebieten, sondern fördert auch die wirtschaftliche und soziale Entwicklung vor Ort.