Els bacteris són contaminants microbians comuns a l'aigua, que solen variar de 0,5 a 5 micròmetres. Les membranes d'osmosi inversa, amb mides de porus d'aproximadament 0,1 nanòmetres, són molt més petites que els bacteris. Les membranes d'osmosi inversa poden atrapar directament els bacteris mitjançant el tamisat físic, evitant que passin pels porus de la membrana. Les superfícies bacterianes sovint porten una càrrega elèctrica i els materials de membrana d'osmosi inversa també poden tenir una mica de càrrega elèctrica. Mitjançant la interacció de càrrega, la membrana pot adsorbir o repel·lir els bacteris encara més, millorant l'eficiència d'eliminació.
Els estudis mostren que les membranes d'osmosi inversa generalment tenen una alta taxa d'eliminació de bacteris i poden reduir significativament el risc de microorganismes a l'aigua. És important tenir en compte que les membranes d'osmosi inversa no són una barrera estèril-coneguda, però la seva alta eficiència en aplicacions pràctiques s'ha validat àmpliament.