Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Prozesswasser ist die Umkehrosmose. Zwei Kammern, getrennt durch eine semipermeable Membran die ausschließlich für Wassermoleküle durchlässig ist sind für die Reinigung verantwortlich. Wir der Druck nun in der Rohwasserkammer größer als der entsprechende osmotische Druck wandert das Wasser gegen seinen Konzentradionsgradienten durch die Membran in die Prozesswasserkammer. Um die hohen Anforderungen des Prozesswassers zu genügen werden meist mehrere Module hintereinander verbaut.

Die Vorteile der Umkehrsosmose Anlage (Cold WFI) liegt im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungsverfahren (Destillation, Ionenaustauschverfahren) im deutlichen geringen Energieverbrauch und in der deutlich kompakteren Bauweise.

Seit April 2017 ist nun auch das kalte Membranverfahren (Cold WFI) zur Herstellung von Wasser für Injektionszwecke von der European Directorate for the Quality of Medicine and Healthcare (EDQM) zugelassen.