Modul EDI se skládá ze střídajících se vrstev katexových membrán, anexových membrán a iontoměničových pryskyřic, které tvoří strukturu membránového svazku se střídajícími se odsolovacími a koncentrátovými komorami. Pod stejnosměrným napětím migrují kationty a anionty ve vodě ke svým odpovídajícím elektrodám: kationty pronikají přes kationtoměničovou membránu do komory koncentrátu, ale jsou blokovány aniontoměničovou membránou, zatímco anionty pronikají přes aniontoměničovou membránu, ale jsou blokovány kationtoměničovou membránou, čímž je dosaženo selektivní retence iontů.
Smíšené pryskyřičné lože v odsolovací komoře dosahuje dynamického čištění prostřednictvím tří synergických efektů: za prvé adsorbuje ionty nečistot z vody prostřednictvím iontové výměny; poté, poháněné elektrickým polem, adsorbované ionty migrují do komory koncentrátu; současně H+ a OH⁻ generované elektrolýzou molekul vody nepřetržitě regenerují pryskyřici a udržují její výměnnou kapacitu. Tento samo-mechanismus regenerace eliminuje potřebu vypínání systému kvůli chemické regeneraci.