Принцип роботи даних систем полягає в тому, що вода, проходячи в балоні через шар іонообмінної смоли, за допомогою іонообмінних процесів, втрачає іони солей твердості (Ca2+ та Mg2+), обмінюючи їх на іони Na+ .
Заміна іонів кальцію та магнію на іони натрію забезпечує відсутність накипу на нагрівальних поверхнях котлів та теплообмінників. У процесі пропускання води через шар катіоніту кількість іонів натрію здатних до обміну зменшується, а кількість іонів кальцію та магнію, затриманих на смолі, зростає, тобто катіоніт «виснажується». Тоді його потрібно регенерувати — пропустити через шар катіоніту розчин хлориду натрію, завдяки чому обмінна здатність катіоніту відновлюється.
Під час регенерації іони кальцію та магнію змиваються в дренаж, а катіоніт насичується іонами натрію із розчину солі.