EDI的工作过程通过交换羟基离子或氢氧根离子去处不想要的离子，然后将这些离子输送到废水流中。离子交换反应在组件的纯化室中进行，在那里阴离子交换树脂释放出氢氧根离子（OH-）而从溶解盐（如氯化物、Cl-）中获得阴离子。同样，阳离子交换树脂释放出氢离子（H+）而从溶解盐中（如钠、Na+）获得阳离子。
　　一个直流（DC）电场通过放置在组件一端的阳极（+）和阴极（-）施加。电压驱动这些被吸收的离子沿着树脂球的表面移动，然后穿过薄膜进入浓水室。
　　带负电的阴离子（如OH-、Cl-）被吸引到阳极（+）。这些离子穿过阴离子选择性薄膜，进入相邻浓水室，而不会穿过相邻的阳离子选择性薄膜并滞留在浓水室，而且得以妥善处理。在淡水室中带正电的阳离子（如H+、Na+）被吸引到阴极（-）。这些离子穿过阳离子选择性薄膜进入临近的浓水室，他们在那里被临近的阴离子选择性薄膜阻挡，同时得以妥善处理。
　　在浓水室中，仍然维持电中性。从两个方向输送过来的离子彼此相互中和。从电源流过来的电流跟移动离子的数目成比例。两股水流（H+和OH-）趋势离子都被输送并且被加到所要求的电流之中。
　　水流流过两种不同类型的腔体，纯化室中的离子就会耗尽，同时被收集到邻近的浓水流之中，这就从组件中带走了被去除的离子。
　　在纯化室和（或）浓水室中使用离子交换树脂是EDI技术和专利的一个关键。在纯化室中还会发生一个重要现象，在电势梯度高的特定区域，电化学“分解”能够使水产生大量的H+和OH-离子。这些区域中产生的H+和OH-离子在混合的离子交换树脂中可以使树脂不断再生，并且形成不需要外加化学试剂的薄膜。