纯水设备的原理主要是基于反渗透膜技术。这种技术通过施加一定的压力，使水分子和离子态的矿物质元素通过反渗透膜，而溶解在水中的绝大部分无机盐（包括重金属）、有机物以及细菌、病毒等无法透过反渗透膜，从而使渗透过的纯净水和无法渗透过的浓缩水严格分开。反渗透膜的孔径非常小，只有0.0001微米，而病毒的直径一般有0.02-0.4微米，普通细菌的直径有0.4-1微米，因此可以有效去除水中的杂质和微生物，确保水的纯净度。
纯水设备的工作原理还包括预处理过滤阶段，这一阶段通常采用粗颗粒过滤器和活性炭过滤器。粗颗粒过滤器能够去除自来水中的悬浮颗粒物，如泥沙和铁锈，而活性炭过滤器则能去除自来水中的异味、余氯和有机污染物。经过预处理后，水进入RO反渗透膜过滤器，这是纯水机最关键的部分，通过半透膜的作用，将自来水中的离子、重金属、细菌和病毒等物质分离出来，只有水分子能够通过RO膜，而其他溶解物和微生物则被滞留在膜的一侧。最后，经过RO膜过滤后的水可能仍含有一些微量的杂质和溶解物，因此纯水机还会进行后处理过滤，包括活性炭过滤和紫外线杀菌，以进一步提高水质。纯净水被储存在一个专用的储水器中，以备使用时供应。
此外，纯水设备还具有以下特点和优势：
透水量大，脱盐率高，正常情况下≥98%。
对有机物、胶体、微粒、细菌、病毒、热源等有很高的截留去除作用。
能耗小，水利用率高，运行费用低于其他脱盐设备。
分离过程没有相变，具有可靠稳定性。
设备体积小，操作简单、容易维护，适应性强，使用寿命长。
