Pöördosmoosi membraan on pöördosmoosi realiseerimise põhielement ja see on kunstlik poolläbilaskv membraan, millel on teatud omadused, mis on valmistatud bioloogilise poolläbilaskva membraani simuleerimisel. Tavaliselt valmistatud polümeermaterjalidest. Näiteks tselluloosatsetaatkile, aromaatne polühüdrasiidkile, aromaatne polüamiidkile. Pinna mikropooride läbimõõt on tavaliselt vahemikus 0,5–10 nm ja läbilaskvus on seotud membraani enda keemilise struktuuriga. Mõnedel polümeermaterjalidel on soola suhtes hea repelleentsus, kuid vee läbitungimise kiirus ei ole hea. Mõnede polümeermaterjalide keemilisel struktuuril on rohkem hüdrofiilseid rühmi, nii et vee läbilaskvus on suhteliselt kiire. Seetõttu peaks rahuldaval pöördosmoosimembraanil olema sobiv kogus läbilaskvusi või soola tagasilükkamise kiirust.
