超純水設備的原理主要基于反滲透技術，結合預處理、離子交換、終端超濾等多個單元，以確保產出水質達到超純水平。

超純水設備的工作流程大致可以分為以下幾個主要步驟：

預處理：自來水首先通過預處理單元，這一步驟的主要目的是去除水中的較大顆粒、懸浮物以及部分有機物，為后續的處理步驟做準備。
反滲透：經過預處理的水進入反滲透單元，這里利用反滲透膜對水施加一定的壓力，使水分子和離子態的礦物質元素通過反滲透膜，而溶解在水中的絕大部分無機鹽、有機物以及細菌、病毒等無法透過反滲透膜，從而實現對這些雜質的截留性去除。
離子交換：在反滲透之后，設備進入離子交換單元，這一步驟的目的是對經過膜去除后殘余的微少離子進行純化和超純化，使水中的離子含量降低到痕量水平。
終端超濾：最后，通過UV、超濾等技術確保超純水中的微生物、有機物和熱原滿足各類實驗應用需求。
超純水機的反滲透原理是在原水一方施加比自然滲透壓力更大的壓力，使水分子由濃度高的一方逆滲透到濃度低的一方。由于反滲透膜的孔徑遠遠小于病毒和細菌的幾百倍乃至上千倍以上，各種病毒、細菌、重金屬、固體可溶物、污染有機物、鈣鎂離子等根本無法通過反滲透膜，從而達到水質凈化的目的。

此外，超純水設備還采用多介質過濾器、活性炭過濾器及保安過濾器作為前級處理，有效除去原水中的懸浮物、泥砂、微粒、有機硅膠體、有機物、異味、余氯等雜質，使經過處理后的原水符合反滲透的進水要求。然后進入程控反滲透裝置去除水中的溶解性鹽類物質、細菌、熱源等，使用離子交換混床進行深度脫鹽，使產水電阻率達到15～1 8.2MΩ·cm。后處理采用紫外線殺菌器和精密過濾器隔絕細菌的二次污染，產水可達到國家電子級水的技術指標。