实验室纯水机和传统意义上的去离子水装置作用相同，原理上也基本相同，都是采取反渗透处理系统、电渗析处理以及EDI处理等工艺，实现将原水纯化的目的。
反渗透(也称逆渗透)技术：反渗透原文是REVERSE OSMOSIS，反渗透的原理是在原水一方施加比自然渗透压力更大的压力，使水分子由浓度高的一方逆渗透到浓度低的一方。由于反渗透膜的孔径远远小于病毒和细菌的几百倍乃至上千倍以上，故各种病毒，细菌，重金属，固体可溶物，污染有机物，钙镁离子等根本无法通过反渗透膜，从而达到水质净化的目的。
实验室纯水机出水质标准：
一级水：基本上不含有溶解或胶态离子杂质及有机物。它可用二级水经过进一步的处理而制得。
二级水：可含有微量的无机、有机或胶态杂质。
三级水：适用一般实验室实验工作。
实验内容分无机实验和有机实验，无机实验只需电阻大于18MΩ.cm的水质就可以，而有机实验则通常要去除水中的有机物质，所以除了电阻大于18MΩ.cm以外，还需要总有机碳的指标。
实验室纯水机通常使用目前国际上的流行的反渗透制备纯水工艺，通过加压泵对系统进水加上一个规定的压力数值，只允许水以及对人体矿物质微量元素透过反渗透膜元件，但是那些对人体没有用处并且属于污染级别的物质不能够透过反渗透膜元件，这样超纯水和处理之后的废水就能被严格区分出来，超纯水通过纯水出水口出来，处理之后的废水通过废水口排放。
实验室纯水机和大多数的超纯水机原理相同，都是通过四个大步骤将原水纯化成超纯水，以供单位企业使用。首先是初级净化预处理，主要是滤除掉水中的颗粒泥沙等物质，其次是核心步骤，原水通过反渗透膜之后产出的水便称之为纯水，此时这种质量的水能够满足大部分企业的用水需求，第三部纯水再次经过离子交换树脂的处理，产出的水就是要求的超纯水。
有些单位对超纯水要求比较特殊，所以有些实验室纯水机的终端处会安装有消毒杀菌装置，用以制备没有任何细菌微生物滋生的超纯水。有些单位还要求使用深度离子除盐、超滤和UV光氧化作用装置作为终端处理单元。