במתקן ההתפלה שואבים מי ים בצינורות מהים העמוק, ומסננים מהם חול, אצות ולכלוך דרך שכבות סינון. אחר כך משאבות חזקות דוחסות את המים בלחץ גבוה מאוד אל ממברנות — יריעות מגולגלות עם חורים זעירים. מולקולות המים עוברות, ורוב המלח נשאר מאחור.
המים המותפלים נקיים מאוד, כמעט בלי מינרלים, ולכן מוסיפים להם מעט סידן ומינרלים לפני שהם נכנסים לרשת. המים המלוחים מאוד שנשארו — תמלחת — מוחזרים לים בצינורות, בצורה שנועדה לפזר אותם ולהקטין נזק לסביבה.
בישראל פועלים כמה מתקני התפלה גדולים, בין השאר באשקלון, בפלמחים, בחדרה, בשורק ובאשדוד. לפי ההערכות, יותר ממחצית המים לשימוש ביתי בישראל מגיעים מהתפלה. ההתפלה צורכת הרבה חשמל, ולכן גם מים מותפלים כדאי לחסוך.