Atvirkštinio osmoso membranos technologija buvo plačiai taikoma tokiose srityse kaip buitinis geriamojo vandens valymas, pramoninė gryno vandens gamyba ir nuotekų valymas. Praktikoje atvirkštinio osmoso sistemos dažnai naudojamos kartu su kitais pirminio apdorojimo procesais (tokiais kaip aktyvintosios anglies filtravimas ir mikrofiltravimas), siekiant pailginti membranos tarnavimo laiką ir pagerinti bendrą valymo efektyvumą. Pavyzdžiui, buitiniuose vandens valymo įrenginiuose atvirkštinio osmoso membranos efektyviai pašalina iš vandens kenksmingas medžiagas, tokias kaip bakterijos, virusai ir sunkieji metalai, todėl gaunamas gana saugus geriamasis vanduo.
Pramonės sektoriuje atvirkštinio osmoso membranos naudojamos didelio{0}}grynumo vandeniui gaminti, kad būtų patenkinti pramonės, pvz., elektronikos ir farmacijos, poreikiai. Svarbu pažymėti, kad į atvirkštinio osmoso membranų eksploatavimo išlaidas įeina pradinės investicijos ir įprastinės priežiūros išlaidos, pvz., membranos elementų keitimas ir energijos sąnaudos. Tačiau dėl technologinės pažangos šios išlaidos ilgainiui gali palaipsniui mažėti.