Модуль EDI состоит из чередующихся слоев катионообменных мембран, анионообменных мембран и ионообменных смол, образующих структуру пакета мембран с чередующимися камерами опреснения и концентрата. Под напряжением постоянного тока катионы и анионы в воде мигрируют к соответствующим электродам: катионы проходят через катионообменную мембрану в камеру концентрата, но блокируются анионообменной мембраной, в то время как анионы проходят через анионообменную мембрану, но блокируются катионообменной мембраной, что обеспечивает селективное удержание ионов.
Слой смешанной смолы в камере опреснения обеспечивает динамическую очистку за счет трех синергетических эффектов: во-первых, он адсорбирует ионы примесей из воды посредством ионного обмена; затем под действием электрического поля адсорбированные ионы мигрируют в камеру концентрата; одновременно H⁺ и OH⁻, образующиеся в результате электролиза молекул воды, непрерывно регенерируют смолу, поддерживая ее обменную емкость. Этот механизм само-регенерации исключает необходимость остановки системы для химической регенерации.