离子交换树脂是由带有电荷位点的聚合物构成的，电荷位点处可以发生离子交换。合成的离子交换树脂通常都是由多孔微球制备的，这些微球的表面和孔径大小非常适合离子的附着。如果表面积太大，会发生严重的物理吸附。离子交换树脂一旦被各种物质用物理吸附包裹起来，就不能进行离子交换了。现在使用的大多数离子交换树脂都是由合成的聚合物骨架或者矩阵以及与其连接的带有离子交换功能的功能基团构成。可以根据应用不同选择不同的离子交换树脂制备方法。离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水，水中的离子会与固定在树脂上的离子交换。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透设备前置处理单元，先将水质硬度降低的一种前处理过滤装置。软水机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。离子交换是在固相和液相之间进行可逆的离子互换，同时固相的结构不发生改变。这意味着常规的使用是不会消耗离子交换树脂的。当树脂耗尽时，可以通过再生使其恢复到初始状态达到重新使用的效能。

离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成超纯水。