A tengervíz sótalanító berendezés tervezési elve a félig{0}}áteresztő membránok szelektív áteresztőképességén alapul. Magas nyomás alatt a tengervizet egy fordított ozmózisos membránon kényszerítik át. A vízmolekulák áthaladnak a membrán pórusain, hogy édes vizet képezzenek, míg a sóionok és egyéb oldott szennyeződések megmaradnak és koncentrált sóoldatként távoznak. Ezért a rendszer tervezésének kulcsa egy kellően magas üzemi nyomás létrehozása (általában sokkal magasabb, mint a tengervíz ozmózisnyomása) a természetes ozmózishajlam leküzdéséhez és a fordított elválasztási folyamat eléréséhez.
A tengervíz sótalanító berendezése általában egy előkezelő egységből, egy nyomástartó egységből, egy membránleválasztó egységből és egy utókezelő egységből- áll. Az előkezelő rész eltávolítja a lebegő szilárd anyagokat és a szerves anyagokat homokszűréssel, ultraszűréssel vagy vegyszeradagolással, hogy megakadályozza a membrán eltömődését. A túlnyomásos egységet nagynyomású-szivattyú hajtja. A membránleválasztó egység a mag, amely több, sorosan és párhuzamosan kapcsolt nyomástartó edényt használ a nagy-léptékű feldolgozás érdekében. Az utókezelést a pH beállítására, mineralizálására vagy fertőtlenítésére használják, biztosítva, hogy az előállított víz megfeleljen az ivóvíz szabványoknak.
A tengervíz-sótalanító rendszerek különös hangsúlyt fektetnek az energia-visszanyerésre és a hatékonyság javítására. Például egy energia-visszanyerő eszközt (ERD) használnak a nyomási energia visszanyerésére a koncentrált sóoldatból a teljes energiafogyasztás csökkentése érdekében. Ezzel egyidejűleg a membránelrendezés optimalizálásával, a visszanyerési sebesség szabályozásával és a membrán eltömődésének csökkentésével tovább javítható a rendszer működési stabilitása és gazdaságossága. Összességében a fordított ozmózisos tengervíz-sótalanító berendezés kialakítása lényegében egy „nagy nyomás által vezérelt szelektív elválasztórendszer”, amely figyelembe veszi a vízminőséget, az energiafogyasztást és a hosszú távú működési stabilitást.