离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近，可以使特定的离子迁移。阴离子交换膜只允许阴离子通过，不允许阳离子通过；而阳离子交换膜正好相反。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成一个EDI单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间被称为淡水室。将一定数量的EDI单元罗列在一起，使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列，并使用网状物将每个EDI单元隔开形成浓水室。在给定的直流电压的推动下，在淡水室中，离子交换树脂中的阴阳离子分别在电场作用下向正负极迁移，并透过阴阳离子交换树脂进入浓水室，同时，给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据由离子电迁移而流下的空位。事实上离子的迁移和吸附是同时并连续发生的。通过这样的过程，给水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水。

带负电荷的阴离子（例如0H—、Cl—）被正极（+）吸引而通过阴离子交换膜，进入到临近的浓水室中。此后这些离子在继续向正极迁移中遇到临近的阳离子交换膜，而阳离子交换膜不允许其通过，这些离子即被EDI组件电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成，一部分源于被除去离子的迁移，另一部分源于水本身电离产生的H+和0H-，这些就地产生的H+和0H-对离子交换树脂进行连续再生。
  EDI组件中的离子交换树脂可以分为两部分，一部分称作工作树脂，另一部分称作抛光树脂，二者的界限称为工作前沿。工作树脂主要起导电作用，而抛光树脂在不断交换和被连续再生。工作树脂承担着除去大部分离子的任务，而抛光树脂则承担着去除象弱电解质等较难清除的离子的任务