Osmosis gwrthdro yw'r broses gwahanu membrane mwyaf soffistigedig, gan gymhwyso pwysedd gweithredu ar ochr y dŵr (datrysiad crynoledig) i oresgyn y pwysedd osmotig naturiol. Pan fo'r pwysau gweithredu uwchben y pwysedd osmotig naturiol yn cael ei gymhwyso i'r ochr ateb crynodedig, bydd y moleciwlau dŵr yn cael eu treiddio'n naturiol. Bydd y cyfeiriad llif yn cael ei wrthdroi, dŵr (datrysiad cryno) yn y moleciwlau dŵr trwy'r bilen osmosis yn y cefn i ddod yn ochr ateb gwanhau'r dŵr puro; gall offer osmosis gwrthdro blocio pob halen wedi'i ddiddymu a phwysau moleciwlaidd sy'n fwy na 100 o fater organig.
Ond yn caniatáu i ddosbarthu moleciwlau dŵr, mae cyfradd dannu'r pilen osmosis yn ôl yn gyffredinol yn fwy na 98%, maent yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn dŵr diwydiannol a pharatoi dŵr ultra-pur electronig, cynhyrchu dŵr pur, dŵr porthi boeler a phrosesau eraill, yn yr ïon cyfnewid cyn defnyddio offer osmosis gwrthdro Gall leihau'n sylweddol faint o ddŵr a dŵr gwastraff.
