L'osmosi inversa è in grado di rimuovere fino al 99% e oltre dei sali disciolti (ioni), particelle, colloidi, sostanze organiche, batteri e pirogeni dall'acqua di alimentazione (sebbene non ci si debba affidare a un sistema di osmosi inversa per rimuovere il 100% di batteri e virus). Una membrana di osmosi inversa respinge i contaminanti in base alle loro dimensioni e carica. Qualsiasi contaminante con un peso molecolare superiore a 200 viene probabilmente rigettato da un sistema di osmosi inversa funzionante correttamente (per confronto, una molecola d'acqua ha un peso molecolare di 18). Allo stesso modo, maggiore è la carica ionica del contaminante, maggiore è la probabilità che non riesca ad attraversare la membrana di osmosi inversa. Ad esempio, uno ione sodio ha una sola carica (monovalente) e non viene rigettato dalla membrana di osmosi inversa con la stessa efficacia del calcio, che ha due cariche. Allo stesso modo, questo è il motivo per cui un sistema di osmosi inversa non rimuove molto bene gas come la CO2, perché non sono altamente ionizzati (carichi) in soluzione e hanno un peso molecolare molto basso. Poiché un sistema a osmosi inversa non rimuove i gas, l'acqua permeata può presentare un livello di pH leggermente inferiore alla norma, a seconda dei livelli di CO2 presenti nell'acqua di alimentazione, in quanto la CO2 viene convertita in acido carbonico.

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