בעוד שקרומי אוסמוזה הפוכה מצטיינים בהסרת חיידקים, עדיין יש להם כמה מגבלות. לדוגמה, עכירות ממברנה היא בעיה נפוצה; חיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים יכולים ליצור סרטי ביולוגי על פני הממברנה, מה שמוביל לירידה בשטף וצריכת אנרגיה מוגברת. תהליך האוסמוזה ההפוכה מייצר גם כמות מסוימת של תרכיז, שזקוק לטיפול מתאים כדי למנוע בעיות סביבתיות.
כדי להתגבר על האתגרים הללו, חוקרים פועלים לפיתוח חומרים ממברנות חדשניים, כגון ציפויים נגד ציפורניים וננו מרוכבים, כדי לשפר את העמידות והיעילות של הממברנה. אופטימיזציה של תכנון ונהלי ההפעלה של המערכת גם עוזרת לשפר את הביצועים הכוללים של טכנולוגיית אוסמוזה הפוכה. בעתיד, עם ההתקדמות במדעי החומרים וטכנולוגיות טיפול במים, ממברנות אוסמוזה הפוכה צפויות למלא תפקיד משמעותי במגוון רחב יותר של תחומים.