Designprincipen för utrustning för avsaltning av havsvatten är baserad på den selektiva permeabiliteten hos semi-permeabla membran. Under högt tryck tvingas havsvatten genom ett omvänd osmosmembran. Vattenmolekyler passerar genom membranporerna för att bilda färskvatten, medan saltjoner och andra lösta föroreningar hålls kvar och släpps ut som koncentrerad saltlösning. Därför är nyckeln till systemdesign att etablera ett tillräckligt högt driftstryck (vanligtvis mycket högre än det osmotiska trycket för havsvatten) för att övervinna den naturliga osmostendensen och uppnå den omvända separationsprocessen.
Utrustning för avsaltning av havsvatten består vanligtvis av en förbehandlingsenhet, en trycksättningsenhet, en membranseparationsenhet och en efter-behandlingsenhet. Förbehandlingssektionen tar bort suspenderade partiklar och organiskt material genom sandfiltrering, ultrafiltrering eller kemikaliedosering för att förhindra nedsmutsning av membranet. Trycksättningsenheten drivs av en- högtryckspump. Membranseparationsenheten är kärnan och använder flera tryckkärl kopplade i serie och parallellt för att uppnå storskalig bearbetning. Efter-behandling används för att justera pH, mineralisera eller desinficera, för att säkerställa att det producerade vattnet uppfyller dricksvattenstandarderna.
Avsaltningssystem för havsvatten lägger särskild vikt vid energiåtervinning och effektivitetsförbättring. Till exempel används en energiåtervinningsanordning (ERD) för att återvinna tryckenergin från den koncentrerade saltlösningen för att minska den totala energiförbrukningen. Samtidigt kan systemets driftsstabilitet och ekonomiska effektivitet förbättras ytterligare genom att optimera membranarrangemanget, kontrollera återvinningshastigheter och minska membrannedsmutsning. Sammantaget är designen av utrustningen för avsaltning av havsvatten med omvänd osmos i huvudsak ett "selektivt separationssystem som drivs av högt tryck", med hänsyn till vattenkvalitet, energiförbrukning och långsiktig-driftsstabilitet.