第1步：考虑进水水源、水质，进水和产水流量以及所需的产水水质。
膜系统的设计取决于将要处理的原水和处理后产水用途，收集系统设计资料及原水分析报告。
第2步：选择系统排列和级数
常规的水处理系统排列结构为进水一次通过式，而在较小的系统中采甩浓水循环排列 结构，例如多数的商用水处理系统（超纯水系统）；所需元件数量较少的有一定规模的系统，采用进水一次通过式难以达到足够的系统回收率时，也采用浓水循环排列结构；在特殊应用领域如工艺物料浓缩和废水处理，通常采用浓水循环排列系统。
RO/NF系统通常采用连续运行方式，系统中的每一支膜元件的运行条件不随时间变化，但在某些应用情况下，如废水处理或工艺物料的浓缩或当供水量小较小且供水不连续时，选用分批处理操作系统，此时，进水收集在原水箱中，然后进行循环处理，部分批处理操作是分批处理操作的改良，在操作运行过程期间，不断向原水箱注入原水。
多级处理(两级)系统是两个传统RO/NF系统的组合工艺，级的产水作为第二级的进水，每一级既可以是单段式或也可以是多段式，既可以是原水一次通过式也可以是浓水再循环式。制药和医药用水的生产常选用产水多级处理工艺。若想取代第二级膜系统，可以考虑采用离子交换工艺。
第3步：膜元件的选择
根据进水含盐量、进水污染可能、所需系统脱盐率、产水量和能耗要求来选择膜元件，当系统产水量大于10gpm (2.3M3/h)时，选用直径为8英寸长度为40英寸的膜元件，当系统较小时则选用小型元件。当要求*产水水质时，通常使用离子交换树指对RO/NF产水进行深度处理。
