La desionizzazione dell'acqua consiste nell'eliminazione delle sostanze disciolte caricate elettricamente (ionizzate) che contiene. Le sostanze non caricate elettricamente, come i composti organici, non vengono influenzate durante il passaggio attraverso la resina. Il processo di desionizzazione viene effettuato mediante una resina a scambio ionico. Queste possono essere a scambio cationico, se sostituiscono i cationi disciolti nell'acqua (sodio, calcio, magnesio, ferro e altri), oppure a scambio anionico, se sostituiscono gli anioni disciolti (carbonato, cloruro, nitrato, ecc.) con radicali idrossile. Per eliminare tutti gli ioni dall'acqua, si può utilizzare una combinazione di resine, una anionica e una cationica, entrambe collegate in serie.
Le resine a scambio ionico hanno una capacità finita di scambio. Quando si esauriscono, non possono più scambiare ioni e devono essere sottoposte a un processo di rigenerazione per poter riacquisire la loro capacità.