Princíp konštrukcie zariadenia na odsoľovanie morskej vody je založený na selektívnej priepustnosti polo-priepustných membrán. Pod vysokým tlakom je morská voda pretláčaná cez membránu reverznej osmózy. Molekuly vody prechádzajú cez póry membrány a vytvárajú sladkú vodu, zatiaľ čo ióny solí a iné rozpustené nečistoty sú zadržiavané a vypúšťané ako koncentrovaná soľanka. Preto je kľúčom k návrhu systému vytvorenie dostatočne vysokého prevádzkového tlaku (zvyčajne oveľa vyššieho ako osmotický tlak morskej vody), aby sa prekonal prirodzený sklon k osmóze a dosiahol sa proces reverznej separácie.
Zariadenie na odsoľovanie morskej vody sa zvyčajne skladá z jednotky na predúpravu, tlakovej jednotky, membránovej separačnej jednotky a jednotky na následnú{0}}úpravu. Sekcia predúpravy odstraňuje suspendované pevné látky a organické látky prostredníctvom pieskovej filtrácie, ultrafiltrácie alebo dávkovania chemikálií, aby sa zabránilo znečisteniu membrány. Tlaková jednotka je poháňaná vysokotlakovým-čerpadlom. Jadrom je membránová separačná jednotka, ktorá využíva viacero tlakových nádob zapojených do série a paralelne na dosiahnutie-spracovania vo veľkom meradle. Dodatočná-úprava sa používa na úpravu pH, mineralizáciu alebo dezinfekciu, čím sa zabezpečí, že vyrobená voda spĺňa normy pre pitnú vodu.
Systémy odsoľovania morskej vody kladú osobitný dôraz na získavanie energie a zvyšovanie účinnosti. Napríklad zariadenie na rekuperáciu energie (ERD) sa používa na rekuperáciu tlakovej energie z koncentrovanej soľanky, aby sa znížila celková spotreba energie. Súčasne optimalizáciou usporiadania membrán, riadením rýchlosti regenerácie a znížením znečistenia membrány možno ďalej zlepšiť prevádzkovú stabilitu systému a ekonomickú efektívnosť. Celkovo je dizajn zariadenia na odsoľovanie morskej vody s reverznou osmózou v podstate „selektívny separačný systém poháňaný vysokým tlakom“, ktorý zohľadňuje kvalitu vody, spotrebu energie a dlhodobú-stabilitu prevádzky.