Мембрана основного елементу зворотного осмосу. Зазвичай вона встановлюється як 4 елементи фільтрації. Завдяки спеціальному матеріалу мембрана видаляє практично всі органічні та неорганічні забруднення, а також розчинені у воді солі важких металів, залізо, ртуть, миш'як, марганець, нітрати тощо. Також мембрана може затримувати навіть віруси й бактерії. Вона розділяє воду на два потоки чиста й брудна, очищена вода потрапляє в розширювальний бак, а брудна вода зливається в каналізацію. У разі тривалого використання мембрани вона не починає забруднювати воду, позаяк усі шкідливі речовини відфільтровані через неї йде в каналізацію, а не залишаються на мембрані.