要理解树脂的工作原理，可以从反应本身入手：离子交换是带电粒子（即离子）与同电荷粒子之间发生的可逆互换。结合在不溶性树脂骨架上的离子，与周围溶液中电荷相近的离子发生位置交换。
之所以能发生交换，是因为官能团是永久结合在聚合物骨架内的固定离子。这些电荷很容易与溶液带来的相反电荷离子结合。交换过程持续到达到平衡为止，此时床层在实际应用中即告失效。
运行时，待处理水流穿过树脂床层。溶液流经树脂颗粒时，官能团吸引溶液中的反离子。当可用位点被占满后，用高浓度溶液对树脂进行再生，使反应逆向进行，恢复原来的离子型，并将捕集的物质释放到体积较小的可控废液中。这一循环可重复数百次乃至数千次。