Modul EDI terdiri daripada lapisan berselang-seli membran pertukaran kation, membran pertukaran anion, dan resin penukar ion, membentuk struktur susunan membran dengan ruang penyahgaraman dan pekat berselang-seli. Di bawah voltan DC, kation dan anion dalam air berhijrah ke elektrod yang sepadan: kation melalui membran pertukaran kation ke dalam ruang pekat tetapi disekat oleh membran pertukaran anion, manakala anion melalui membran pertukaran anion tetapi disekat oleh membran pertukaran kation, dengan itu mencapai pengekalan ion terpilih.
Katil resin campuran dalam ruang penyahgaraman mencapai penulenan dinamik melalui tiga kesan sinergi: pertama, ia menyerap ion kekotoran daripada air melalui pertukaran ion; kemudian, didorong oleh medan elektrik, ion terjerap berhijrah ke ruang pekat; serentak, H⁺ dan OH⁻ yang dihasilkan daripada elektrolisis molekul air secara berterusan menjana semula resin, mengekalkan kapasiti pertukarannya. Mekanisme penjanaan semula-sendiri ini menghapuskan keperluan untuk penutupan sistem untuk penjanaan semula kimia.