水的离子交换软化过程是硬性矿物质，主要是钙和镁被钠交换或取代的过程。这些矿物质性质上是离子的（常称作离子化杂质），这意味着它们带有电荷，由于同种电荷相斥，异种电荷相吸，因此有可能产生离子交换。
水中的钙、镁离子实际上是溶解的矿石。当水流经岩层和地壤时溶解了钙和镁的沉积物，这种溶解的矿物最终进入到地下水层。当水从地下水层被抽到表面时，水中含有溶解的硬性矿物质，这种水称为硬水。
软水器使溶解在水中的钙镁硬性矿物质被软化剂树脂上的软性矿物质钠交换。所有这三种矿物都是叫做阳离子的带正电荷离子。在适当的压力容器中，含硬性矿物的水通过离子交换树脂可发生离子交换反应。在现代的软水器中装有千百万颗微细的聚苯乙烯/二乙烯苯塑料球，所有小球都含有许多吸引正离子的负电荷交换位置。当树脂处在再生状态时，这些负电荷交换位置为带正电荷的钠离子占据。当钙和镁经过树脂贮槽时，它们与树脂小球接触，从交换位置上取代钠离子，从而被除去。
