Membran osmosis songsang ialah membran separa telap-tiruan dengan ciri khusus, meniru membran separa telap-biologi. Ia adalah komponen teras teknologi osmosis songsang. Prinsip osmosis songsang ialah, di bawah tekanan yang lebih tinggi daripada tekanan osmosis larutan, bahan yang tidak boleh melalui membran-separa telap dipisahkan daripada air. Liang-liang membran membran osmosis terbalik adalah sangat kecil, dengan itu berkesan mengeluarkan garam terlarut, koloid, mikroorganisma, dan bahan organik daripada air. Sistem ini menawarkan kelebihan seperti kualiti air yang baik, penggunaan tenaga yang rendah, tiada pencemaran, proses yang mudah dan operasi yang mudah.
Membran osmosis songsang adalah komponen teras untuk mencapai osmosis songsang; ia ialah membran separa telap-tiruan dengan ciri khusus, meniru membran separa telap-biologi. Ia biasanya diperbuat daripada bahan polimer, seperti membran selulosa asetat, membran polyhydrazide aromatik, dan membran poliamida aromatik. Diameter mikropori permukaan biasanya antara 0.5 dan 10 nm, dan kebolehtelapan berkaitan dengan struktur kimia membran. Sesetengah bahan polimer mempunyai penghalau garam yang baik tetapi resapan air yang lemah. Bahan polimer lain mempunyai lebih banyak kumpulan hidrofilik dalam struktur kimianya, menyebabkan resapan air yang agak cepat. Oleh itu, membran osmosis songsang yang memuaskan harus mempunyai kadar aliran resapan atau kadar penyahgaraman yang sesuai.