Be gėlinimo, atvirkštinio osmoso membranos gali veiksmingai pašalinti iš vandens bakterijas, virusus, organines medžiagas, sunkiųjų metalų jonus ir kitas priemaišas, pagerindamos vandens grynumą. Tai paskatino plačiai taikyti atvirkštinio osmoso membranas geriamojo vandens valymui. Tiek gyvenamojoje, tiek komercinėje aplinkoje atvirkštinio osmoso sistemos naudojamos geriamojo vandens valymui, kenksmingų medžiagų pašalinimui ir saugaus bei sveiko geriamojo vandens tiekimui.
Didelis atvirkštinio osmoso membranų filtravimo tikslumas (siekiantis 0,0001 mikroną) leidžia blokuoti visas ištirpusias druskas ir organines medžiagas, kurių molekulinė masė didesnė nei 100. Vienu atvirkštinio osmoso etapu galima pašalinti iš žaliavinio vandens daugiau nei 97 % ištirpusių kietųjų dalelių, užtikrinant, kad pagamintas vanduo atitiktų geriamojo vandens standartus. Be to, atvirkštinio osmoso technologija gali išvalyti vandenį nepridedant jokių cheminių medžiagų, taip išvengiant aplinkos taršos ir atitinkant aplinkos apsaugos bei išmetamų teršalų mažinimo reikalavimus.