استخدمت أنظمة المعالجة الغشائية للمياه في الأصل في مشاريع تحلية المياه فقط ، غير أن التحسينات التي أدخلت على تكنولوجيا الأغشية جعلتها باطراد خيارا مطلوبا لإزالة الكائنات الدقيقة والجسيمات العالقة، والمواد العضوية الطبيعية التي تعطي الماء مذاقا عفنا وتعكر صفاءه.

وأغشية معالجة المياه عبارة عن رقائق من مادة قادرة على فصل الملوثات المبنية على خصائص مثل الحجم أو الشحنة ، وتمر المياه عبر الغشاء ولكن حسب حجمها، فالجسيمات الأكبر والكائنات الدقيقة وغيرها من الملوثات تفصل بعيدا وبعض هذه الأنظمة تدفع بالضغط، ويتوقف ذلك على ضغط المياه لفصل الجسيمات حسب حجمها. ويستخدم الترشيح الدقيق أكبر حجم من المسام ويمكن أن يزيل الرمل والغرين والطمي والطحالب، والبكتيريا، والجيارديات، والكريبتوسبوريديوم ويمكن أن يزيل الترشيح الفائق أيضا الفيروسات وتوفر انظمة الترشيح البالغ الدقة حماية كاملة تقريبـا ضـد الفيروسات، وتزيل معظم الملوثات العضوية، ويمكن أن تقلل من عسر الماء ، وأنظمة الارتشاح العكسي عبارة عن أغشية كثيفة تزيل تقريبا جميع الملوثات غير العضوية وجميع الجزيئات العضوية باستثناء أصغرها.

وتمزج الديلزة الكهربائية التكنولوجيا الغشائية باستخدام التيار الكهربائي، لفصل الملوثات على أساس شحنتها وبخلاف العمليات الغشائية الأخرى، لا تمر مياه المصدر مطلقا من خلال الأغشية أثناء عملية الديلزة الكهربائية وهي لا تستخدم في المحطات الكبرى لمعالجة المياه بنفس الكثرة التي تستخدم بها بعض التكنولوجيات الأخرى  وبدلا من ذلك ، فإنها تستخدم في الأغلب في التطبيقات الطبية والمختبرات التي تحتاج مياه فائقة الصفاء.

ويمكن للأغشية لا سيما الارتشاح الغشائي العكسي والترشيح البالغ الدقة، أن يكون خيارا جيدا لأنظمة المعالجة الصغيرة النطاق التي تصادف طائفة واسعة من الملوثات. ومع ذلك، فإنها كثيرا ما تنتج كميات من المياه الأسنة أو المركزة أكثر مما تخلفه معظم أنظمة المعالجة الأخرى نحو 15 في المائة من حجم المياه المعالجة ويمكن أن تسد بالطمي أو المواد العضوية إذا لم يتم ترشيح المياه الغنية الجسيمات أولا والصيانة ليست صعبة بصورة عامة ، ولكن يمكن أن تكون باهظة التكاليف بالنظر إلى أن العمل الرئيسي المطلوب هو تغيير الغشاء إذا دعت الضرورة وتتركز معظم مشاكل الصيانة في تسرب الماء وتعطن الغشاء.