Omvendt osmose-membranteknologi er blevet anvendt i vid udstrækning inden for områder som husholdningsdrikkevandsrensning, industriel produktion af rent vand og spildevandsrensning. I praktiske applikationer bruges omvendt osmosesystemer ofte i forbindelse med andre forbehandlingsprocesser (såsom aktiveret kulfiltrering og mikrofiltrering) for at forlænge membranens levetid og forbedre den samlede rensningseffektivitet. For eksempel i husholdningsvandrensere fjerner omvendt osmosemembraner effektivt skadelige stoffer som bakterier, vira og tungmetaller fra vand, hvilket giver relativt sikkert drikkevand.
I den industrielle sektor bruges omvendt osmose-membraner til at producere vand med høj-renhed for at opfylde behovene i industrier som f.eks. elektronik og farmaceutiske produkter. Det er vigtigt at bemærke, at driftsomkostningerne for omvendt osmose-membraner inkluderer initialinvesteringer og rutinemæssige vedligeholdelsesomkostninger, såsom udskiftning af membranelementer og energiforbrug. Disse omkostninger kan dog gradvist falde på lang sigt på grund af teknologiske fremskridt.