จากนั้น น้ำดิบจะเข้าสู่ขั้นตอนการบำบัดน้ำอย่างละเอียด ซึ่งโดยปกติจะใช้เทคโนโลยี RO (รีเวิร์สออสโมซิส) RO เป็นกระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์ที่สำคัญมาก เยื่อกึ่งซึมผ่านได้ที่มีรูพรุนละเอียดสามารถดักจับเกลือที่ละลายได้ สารอินทรีย์ แบคทีเรีย ไวรัส ฯลฯ โดยการใช้แรงดันบังคับให้โมเลกุลของน้ำเคลื่อนที่สวนทางกับทิศทางออสโมซิสตามธรรมชาติ มักจะมีขั้นตอนการบำบัดเบื้องต้น เช่น การกรองตะกอนและการกรองด้วยถ่านกัมมันต์ และอาจมีขั้นตอนการบำบัดขั้นสุดท้ายอีกด้วย RO มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตน้ำบริสุทธิ์คุณภาพสูงสำหรับการใช้งานต่างๆ