Mae osmosis yn ffenomen gyffredin mewn natur. Er enghraifft, os rhoddir ciwcymbr mewn dŵr halen, bydd yn colli dŵr ac yn crebachu. Osmosis yw'r broses o foleciwlau dŵr o'r ciwcymbr sy'n mynd i mewn i'r toddiant dŵr halen. Os rhennir pwll o ddŵr yn ddwy ran gan bilen y gall moleciwlau dŵr yn unig fynd drwyddo, a dŵr pur a dŵr halen yn cael eu tywallt i bob ochr i'r bilen i'r un uchder, ar ôl cyfnod o amser, bydd lefel y dŵr pur yn gostwng, tra bydd lefel y dŵr halen yn cynyddu. Gelwir y ffenomen hon o foleciwlau dŵr yn mudo trwy'r bilen i'r dŵr halen yn osmosis. Nid yw'r cynnydd yn lefel y dŵr halen yn ddiddiwedd; bydd yn cyrraedd pwynt ecwilibriwm ar uchder penodol. Gelwir y gwasgedd a gynrychiolir gan y gwahaniaeth mewn lefelau hylif ar draws y bilen ar y pwynt hwn yn bwysedd osmotig. Mae maint y pwysedd osmotig yn uniongyrchol gysylltiedig â chrynodiad y dŵr halen.
Ar ôl i'r ddyfais uchod gyrraedd ecwilibriwm, os rhoddir pwysau penodol ar wyneb yr ochr dŵr halen, bydd moleciwlau dŵr yn mudo o'r ochr dŵr halen i'r ochr dŵr pur. Gelwir y ffenomen hon o foleciwlau hylif yn mudo o hydoddiant gwanedig i hydoddiant crynodedig dan bwysau yn osmosis gwrthdro. Os ychwanegir heli at un pen o'r ddyfais a grybwyllir uchod a gwasgedd sy'n uwch na gwasgedd osmotig yr heli yn cael ei roi i'r pen hwnnw, gallwn gael dŵr pur yn y pen arall. Dyma'r egwyddor o puro dŵr osmosis gwrthdro. Mae dau ffactor allweddol mewn systemau osmosis gwrthdro sy'n cynhyrchu dŵr pur: pilen ddetholus, a elwir yn bilen lled-athraidd, a gwasgedd penodol.
Yn syml, mae gan y bilen lled-athraidd osmosis gwrthdro nifer o fandyllau, y mae eu maint yn debyg i faint moleciwlau dŵr. Gan fod bacteria, firysau, y rhan fwyaf o lygryddion organig, ac ïonau hydradol yn llawer mwy na moleciwlau dŵr, ni allant basio trwy bilen athraidd lled osmosis gwrthdro ac maent wedi'u gwahanu oddi wrth y dŵr sy'n mynd trwodd. Ymhlith y nifer o amhureddau mewn dŵr, halwynau toddedig yw'r rhai anoddaf i'w tynnu. Felly, mae effaith puro dŵr osmosis gwrthdro yn aml yn cael ei bennu gan y gyfradd dihalwyno. Mae cyfradd dihalwyno osmosis gwrthdro yn dibynnu'n bennaf ar ddetholusrwydd y bilen athraidd lled-osmosis gwrthdro. Gall elfennau pilen osmosis gwrthdro detholusrwydd uchel gyflawni cyfradd dihalwyno mor uchel â 99.7%.
