역삼투법(Reverse Osmosis: RO)은 반투막(Semi-permeable Membrane)과 삼투압을 이용하여 해수에 용해되어 있는 용질을 제거하여 순도가 높은 담수를 얻는 프로세스를 말하며, 현재 상용화된 해수담수화 설비에서 MSF 및 MED와 함께 가장 많이 적용되는 담수화 기술이다.
동일한 양의 저농도 용액과 고농도 용액을 반투막(Semi-permeable Membrane)을 사이에 두면 시간이 지남에 따라 고농도 용액의 양이 점점 증가하는 현상이 발생하고, 일정 시간이 지나면 더 이상 고농도 용액의 양이 증가하지 않고 평형상태에 이르게 된다. 이를 삼투현상(Osmosis) 이라고 하며, 평형상태에서의 고농도 용액과 저농도 용액의 수두 차를 삼투압(Osmotic Pressure)이라고 한다. 평형상태에서 고농도 용액 측에 삼투압 이상의 압력을 가하게 되면 고농도의 용액의 용매인 물은 막을 통과하여 저농도 용액 쪽으로 이동하고, 용질은 막을 통과하지 못하게 되는데, 이를 역삼투현상(Reverse Osmosis)라고 한다. 이와 같이 반투막(Semi-permeable membrane)을 이용하여 가압된 염수에서 용매인 물을 용질과 분리하는 프로세스를 역삼투법이라고 한다.

통상적으로 RO를 이용한 해수담수화 플랜트는 크게 취수설비(Seawater Intake), 전처리(Pre-treatment), RO 모듈(RO Module), 후처리(Post-treatment) 등의 4가지 하부 시스템으로 구성된다.

RO 플랜트는 MSF 플랜트나 MED 플랜트와 다르게 반드시 발전소와 함께 건설될 필요가 없기 때문에 MSF나 MED 대비 더 효율적이라는 평가를 받고 있으며, 주로 미국, 유럽, 일본 등에 많이 건설되고 있다. 그렇지만 최근 들어 MSF나 MED가 주로 건설되던 중동지역에서도 다수의 RO 플랜트가 건설되고 있는 등 RO 플랜트의 수요가 전세계적으로 증가하고 있는 추세이다.