Un o brif swyddogaethau pilenni osmosis gwrthdro yw dihalwyno. Mewn prosesau trin dŵr fel dihalwyno dŵr môr a dihalwyno dŵr hallt, gall pilenni osmosis gwrthdro dynnu halwynau toddedig, coloidau, micro-organebau, a mater organig o'r dŵr, gan gynhyrchu dŵr ffres. Mae hyn yn gweithio trwy gymhwyso gwasgedd, gan achosi i foleciwlau dŵr symud o ochr yr hydoddiant crynodiad uchel trwy'r bilen osmosis gwrthdro i ochr yr hydoddiant crynodiad isel, gan dynnu halen. Mae gan bilenni RO nodweddiadol gyfradd gwrthod sodiwm clorid o dros 90%, a gall rhai pilenni cyfansawdd osmosis gwrthdro hyd yn oed gyflawni cyfradd dihalwyno o dros 98%.
Dihalwyno dŵr môr yw un o gymwysiadau pwysicaf technoleg osmosis gwrthdro. Yn enwedig mewn-ardaloedd arfordirol prin, mae technoleg osmosis gwrthdro yn darparu gwarant hanfodol ar gyfer cyflenwad dŵr croyw. Trwy systemau osmosis gwrthdro, caiff halen ac amhureddau mewn dŵr môr eu tynnu'n effeithiol, gan gynhyrchu dŵr ffres sy'n addas ar gyfer yfed dynol a defnydd diwydiannol. Mae hyn nid yn unig yn datrys y broblem prinder dŵr mewn ardaloedd arfordirol ond hefyd yn hyrwyddo datblygiad economaidd a chymdeithasol lleol.