A més de la dessalinització, les membranes d'osmosi inversa poden eliminar eficaçment bacteris, virus, matèria orgànica, ions de metalls pesants i altres impureses de l'aigua, millorant la puresa de l'aigua. Això ha portat a l'aplicació generalitzada de membranes d'osmosi inversa en el tractament d'aigua potable. Tant en entorns residencials com comercials, els sistemes d'osmosi inversa s'utilitzen per purificar l'aigua potable, eliminar substàncies nocives i proporcionar als usuaris aigua potable segura i saludable.
L'alta precisió de filtració de les membranes d'osmosi inversa (arriba a 0,0001 micres) els permet bloquejar totes les sals dissoltes i la matèria orgànica amb un pes molecular superior a 100. Una sola etapa d'osmosi inversa pot eliminar més del 97% dels sòlids dissolts de l'aigua bruta, assegurant que l'aigua produïda compleix els estàndards d'aigua potable. A més, la tecnologia d'osmosi inversa pot purificar l'aigua sense afegir cap agent químic, evitant la contaminació ambiental i complint els requisits de protecció del medi ambient i reducció d'emissions.