Un filtre à membrane, ou membrane d'osmose, est utilisé dans un osmoseur afin de filtrer finement l'eau.
Sa particularité est que la membrane est semi-perméable, ses pores sont inférieurs à 0,5 micron, ce qui permet de retenir la plupart de bactéries.
Une membrane est généralement utilisée en dernière étape d'un système filtrant, car son action correspond à de la microfiltration.