EDI的作用原理總的來說有以下幾個方面：
1）離子交換過程：此過程靠離子交換樹脂對水中電解質離子的交換作用，達到去除水中的離子。
2）電滲析過程：在外電場作用下，水中的電解質通過離子交換膜進行選擇性遷移，從而達到去除離子的作用。
3）電化學再生過程：利用電滲析的極化過程產生的H+和OH-離子及樹脂本身的水解作用對樹脂進行電化學再生。
EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分：一部分稱為工作樹脂，另一部分稱為拋光樹脂，兩者的界限稱為工作前沿。工作樹脂主要起導電作用，而拋光樹脂在不斷交換和再生。工作樹脂承擔著去除大部分離子的任務，而拋光樹脂則承擔著去除弱離子化雜質這些較難清除的離子的任務。對濃水而言，在工作樹脂區電導率與RO純水相當，相對較低，而在拋光區，其電導率則成倍地增加；對純水區，在作樹脂區電導率與RO純水相當，由于樹脂的增導效應，電導率較高；而在拋光區，其電導則成倍地降低。因此。在工作樹脂區，大部分電壓施加于濃水，純水室的電壓 梯度不高，而在拋光區，部分電壓施加于淡水區，其電壓梯度較高，有利于弱離子化雜質的解離和清除。同時，此處水的電離率也較高，樹脂處于較高的活化狀態。
EDI中交換反應發生在組件的淡水室，被交換的離子在直流電的作用下沿著樹脂球的表面遷移，通過離子交換膜進入濃水室；離子在樹脂的表面遷移的速度是離子在溶液中的遷移速度10-1000倍，從而樹脂的存在可以大大地提高離子的遷移速度。在此，樹脂的作用是離子的導體而不是離子交換源，其工作狀態時連續穩定的。
