Eine der wichtigsten Einschränkungen der RO ist ihre geringe Wirksamkeit. RO-Systeme benötigen für ihren Betrieb große Mengen an Energie. Der benötigte Druck, um das Wasser durch die halbdurchlässige Membran zu pressen wird häufig mithilfe von Elektrizität oder Hochdruckpumpen erzeugt. Dieser energieintensive Prozess kann zu hohen Betriebskosten und einem erhöhten Stromverbrauch führen.

Zusätzlich ist die Wasserrückgewinnung in RO-Systemen relativ niedrig. Im Schnitt werden 20-30 % des einströmenden Wassers aufbereitet, während die verbleibenden 70-80 % als Abwasser entsorgt werden. Diese geringe Wirksamkeit trägt insbesondere in wasserarmen Regionen zur Verschwendung von Wasserressourcen bei.

Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass die RO bestimmte Verunreinigungen nicht wirksam aus dem Wasser entfernen kann. Während die meisten organischen und anorganischen Verunreinigungen wirksam eliminiert werden können, versagt sie bei der Behandlung von Verunreinigungen mit geringem Molekulargewicht, wie z.B. flüchtige organische Stoffe (VOC). Sie kann ebenfalls keine gelösten Gase, darunter Chlor, entfernen, die den Geschmack und Geruch des Wassers beeinträchtigen. Auch bei einigen Bakterien oder Viren ist RO unwirksam, da diese in der Regel kleiner sind als die Poren der Membran. In der Folge sind oftmals zusätzliche Desinfektionsverfahren notwendig, um die mikrobiologische Sicherheit des Wassers sicherzustellen.

Darüber hinaus kann die RO zusammen mit den Verunreinigungen wichtige Mineralstoffe aus dem Wasser entfernen. Während einige argumentieren, dass das Entfernen von Mineralstoffen kein Grund zur Sorge ist, da wir sie über ausgewogene Nahrung zu uns nehmen sagen andere, dass diese Mineralstoffe für unsere Gesundheit eine wichtige Rolle spielen. Das durch RO gewonnene aufbereitete Wasser kann einen geringen Kalzium- und Magnesiumgehalt aufweisen; Mineralstoffe, die gut für unseren Körper sind.

Die Pflege und der regelmäßige Austausch der RO-Membran ist für den Betrieb des RO-Systems ebenfalls wichtig. Die Membran kann aufgrund der Anhäufung von festen Partikeln oder durch die Wasserhärte verursachtes Abblättern mit der Zeit verschmutzen oder Schaden nehmen. Die Wirksamkeit des Systems kann dadurch beeinträchtigt werden und regelmäßige Reinigung und kostspieligen Ersatz der Membrane erfordern.

Und zuletzt produziert das RO-System eine erhebliche Menge an Abwasser, was für die Umwelt bedenklich ist. Die Entsorgung von Abwasser betrifft nicht nur die Wasserressourcen, sondern wirft auch Fragen über die Nachhaltigkeit der RO als Wasseraufbereitungsmethode auf. Um diesem Problem zu begegnen, sind einige innovative Ansätze entwickelt worden, wie z.B. die Verwendung von Abwasser zur Bewässerung oder der Einsatz von fortgeschrittenen Membrantechnologien für eine bessere Wasserrückgewinnung. Diese Technologien befinden sich jedoch noch im Versuchsstadium und wurden noch nicht umfangreich umgesetzt.