La tecnologia de membrana d'osmosi inversa s'ha aplicat àmpliament en àrees com la purificació d'aigua potable domèstica, la producció d'aigua pura industrial i el tractament d'aigües residuals. En aplicacions pràctiques, els sistemes d'osmosi inversa s'utilitzen sovint juntament amb altres processos de pretractament (com ara la filtració de carbó actiu i la microfiltració) per allargar la vida útil de la membrana i millorar l'eficiència general de la purificació. Per exemple, en els purificadors d'aigua domèstics, les membranes d'osmosi inversa eliminen eficaçment les substàncies nocives com ara bacteris, virus i metalls pesants de l'aigua, proporcionant aigua potable relativament segura.
En el sector industrial, les membranes d'osmosi inversa s'utilitzen per produir aigua d'alta -puresa per satisfer les necessitats d'indústries com l'electrònica i la farmacèutica. És important tenir en compte que els costos operatius de les membranes d'osmosi inversa inclouen la inversió inicial i els costos de manteniment rutinari, com ara la substitució d'elements de membrana i el consum d'energia. No obstant això, aquests costos poden disminuir gradualment a llarg termini a causa dels avenços tecnològics.