反渗透在食品加工和生物工程领域的应用包括工艺用水处理、产品有效成分回收、脱水浓缩以及物质分离等4个方面。选择膜法对食品和生物产品浓缩、分离和回收是由该技术固有的过程优势所决定的，如反渗透可在常温下闭合回路中操作，从而减少了空气中氧对料液的影响及蒸发过程的热降解问题；反渗透操作只是加压输送过程，工艺简单，无溶剂相变，大大节约了能源等；尤其在附加值高的稀溶液中微量成分的回收浓缩等方面，其他方法有很多困难，而反渗透是可行的。
乳制品蛋白质、氨基酸及多糖的分离与浓缩是反渗透膜分离技术在本领域内主要的应用，采用反渗透直接或间接(对超滤后的渗透液)处理牛奶和乳清在欧美已经非常普遍，一套7000m2膜面积(管式为主)的反渗透工艺约需投资6000万美元，其他应用包括在食品加工中糖、酸、碱等食品加工化学品的回收，果汁(番茄汁、橙汁、苹果汁、葡萄汁等)的浓缩，多糖与蛋白的分离，中药有效成分的提取，芳香物质的回收以及发酵中的醇水分离等，其中很多已工业化应用。
膜技术在食品加工和生物产品中的应用关键在于解决使用中的膜污染问题，一般通过膜组器设计、工艺匹配和清洗等渠道解决。分离应用中往往要求膜对盐的截留率较低，而对有机物完全截留，如糖、氨基酸与盐的适当分离以及染料与盐的分离等，此时，纳滤是一种很有发展前景的主流技术，这也是近年来纳滤膜研制日益成为重点的原因之一。
一般而言，在工艺应用上单靠反渗透或纳滤技术一个单元来解决所有问题的想法是不现实的，多工艺的组合往往是工业化有效的思路，如反渗透/纳滤与薄膜蒸发、电渗析、结晶、渗透蒸发以及促进传递等方式的合理组合。
