薄膜分离系统用于去除小颗粒及溶解盐。

加压的供水流平行通过薄膜表面，部分水流通过薄膜，被排除的颗粒在剩余的水流中浓度会越来越高。由于溶液是连续性的流过，被排除的颗粒不会沉积，反而会被浓缩液带走。因此，进水流在通过薄膜后便分为通过薄膜的溶液（渗透液）和残留的浓缩液。

一般可分为：微滤（microfiltration ）、超滤（ultrafiltration;hyperfiltration ）、纳滤（nanofiltration;NF ）和薄膜过滤反渗透（reverse osmosis，RO;reverse osmosis;RO ）。