通常由原水預處理系統、反滲透純化系統、超純化后處理系統三部分組成。預處理的目的主要是使原水達到反滲透膜分離組件的進水要求，保證反滲透純化系統的穩定運行。反滲透膜系統是一次性去除原水中98%以上離子、有機物及99%微生物(理論上)高效的純化方法。超純化后處理系統通過多種集成技術進一步去除反滲透純水中尚存的微量離子、有機物等雜質，以滿足不同用途的最終水質指標要求。
制備系統
純水制備系統以自來水作為進水，制備足量符合實驗室所需特定水質的純水，是實驗室整體純水系統的起點。實驗室每天純水的用量有可能從幾升到幾千升不等。在設計之處首先應該考慮的是：確定每個用戶和每臺儀器每天的用水量和所需純水的水質，以及用水規律。而后純水設計部門便可以據此計算出整個實驗室每天總的用水量以及高峰用水量。
儲存系統
儲存系統在每日高峰用水之間可以起到緩沖的作用，使得純水制備系統有足夠的時間生產出實驗室每日所需的純水。同時純水儲存水箱必須能夠保證純水的水質穩定免受污染。水箱的材料和諸多設計細節都會影響到水箱所存儲純水的水質。
分配系統
純水分配系統的主要目的在于通過分配泵和純水分配管路將純水輸送到每個用水點。為保證管路中純水的流速和壓力，實驗室純水設計人員應該精確計算管路系統和管路中設備所帶來的壓力損失，從而選擇合適的分配泵。 純水分配系統還應該包含附加的設備，在維持純水水質的同時，對純水進行進一步純化，并對管路中水質進行監控。因此可能需要采用管路紫外裝置以降低管路純水的微生物和總有機碳水平，或者采用管路除菌濾芯以降低管路純水中的微生物含量。純水分配系統階段的水質監控是非常重要的。因為管路中的水質才是我們從各個用水點得到的，最后用于實驗的純水的真實水質。
超純水系統
實驗室純水系統設計者在考慮超純水系統之初，應明確的超純水的用途。一般來講，純水就已經能夠滿足大多數實驗的用水需求。而超純水的水質也因應用不同而各異，因此應該 根據超純水的用途和用量確定超純水的純化方法和產水量，從而選擇合適的超純水設備。
