Sustavi za omekšavanje vode koriste proces koji se zove ionska izmjena za uklanjanje kalcija i magnezija, koji su zaštitni znakovi tvrde vode. Pretjerano tvrda voda može otežati čišćenje u kućanstvu, jer često ostavlja šljam na kuhinjskim i kupaonskim uređajima, zatamni odjeću i ostavlja mrlje na posuđu. Međutim, omekšavanje vode mora se koristiti oprezno, jer se njime izmjenjuje natrij za minerale koji daju obilježja tvrdoće vode, a može biti štetno za ljude na dijeti s niskim udjelom natrija. Natrij proizveden omekšavanjem vode također može biti štetan za biljke. Svi različiti tipovi sustava za omekšavanje vode koriste ionsku izmjenu, ali se razlikuju u količini unosa koju zahtijevaju od operatera.
Tvrda voda potječe iz izvora podzemne vode, kao što su vodonosnici, jer se kalcij, magnezij i drugi minerali otapaju u vodi iz okolnih stijena. Kalcij i magnezij uzrokuju karakteristike koje se nazivaju tvrdim. Tvrdoća se mjeri u zrnima po galonu (GPG), pri čemu je jedno zrno tvrdoće jednako težini jednoj zrnici pšenice. Svaka voda s više od 1 GPG kalcija i magnezija smatra se tvrdom, a više od 10.5 GPG se klasificira kao vrlo tvrda.
Kemikalije se ponekad dodaju deterdžentu za pranje rublja kako bi se omekšala voda koja se koristi za pranje rublja, ali svi sustavi omekšivača vode koji tretiraju vodu koju koristi cijela kuća koriste ionsku izmjenu. Ion je električki nabijena molekula, a različiti ioni mogu imati različitu snagu naboja. Omekšivači vode sadrže medij za izmjenu, koji počinje obložen pozitivno nabijenim natrijevim ionima. Ioni kalcija i magnezija u tvrdoj vodi također su pozitivno nabijeni, ali imaju jači naboj od iona natrija. To znači da kada voda prolazi kroz izmjenski medij, medij zahvaća ione kalcija i magnezija, dok se ioni natrija oslobađaju iz njega, jer ioni kalcija i magnezija imaju jače privlačenje.
Na kraju, medij za izmjenu u sustavu za omekšavanje vode postaje potpuno obložen ionima kalcija i magnezija. Kada se to dogodi, omekšivač se ponovno ispere otopinom natrijevog klorida, proces poznat kao ponovno punjenje. Ioni kalcija i magnezija tvore spojeve s klorom i ispiru se, dok se ioni natrija ponovno vežu na medij za izmjenu.
Različite vrste sustava za omekšavanje vode razlikuju se ovisno o tome koliko posla korisnik mora obaviti kako bi ih napunio. Najpopularnija vrsta kućnih omekšivača vode su automatski omekšivači, koji se ponekad nazivaju i potpuno automatski omekšivači, koji koriste tajmer koji je postavio vlasnik za automatsko punjenje sustava. Druga vrsta omekšivača vode koja radi automatski je regeneracija pokrenuta zahtjevom (DIR), koja određuje kada sustav treba napuniti na temelju količine vode koja je korištena.
I ručni i poluautomatski sustavi zahtijevaju više unosa od korisnika. Poluautomatski omekšivač vode zahtijeva od vlasnika da ručno kaže omekšivaču kada treba napuniti. Ručni omekšivači vode zahtijevaju od korisnika da postavi sve parametre za ponovno punjenje omekšivača, uključujući kada se sustav puni i koliko dugo.