Modul EDI je sestavljen iz izmeničnih plasti kationskih izmenjevalnih membran, anionskih izmenjevalnih membran in ionskih izmenjevalnih smol, ki tvorijo membransko strukturo z izmeničnimi komorami za razsoljevanje in koncentrat. Pod enosmerno napetostjo kationi in anioni v vodi migrirajo na svoje ustrezne elektrode: kationi preidejo skozi kationsko izmenjevalno membrano v komoro za koncentrat, vendar jih anionsko izmenjevalna membrana blokira, medtem ko anioni prehajajo skozi anionsko izmenjevalno membrano, vendar jih kationsko izmenjevalna membrana blokira, s čimer se doseže selektivno zadrževanje ionov.
Plast z mešano smolo v komori za razsoljevanje doseže dinamično čiščenje s tremi sinergističnimi učinki: prvič, z ionsko izmenjavo adsorbira ione nečistoč iz vode; nato se adsorbirani ioni, ki jih poganja električno polje, preselijo v komoro za koncentrat; hkrati pa H⁺ in OH⁻, ki nastaneta pri elektrolizi vodnih molekul, nenehno regenerirata smolo in ohranjata njeno izmenjevalno zmogljivost. Ta mehanizem samo{1}}regeneracije odpravlja potrebo po zaustavitvi sistema zaradi kemične regeneracije.