Vedenpehmennysjärjestelmät käyttävät ioninvaihtomenetelmää kalsiumin ja magnesiumin poistamiseksi, jotka ovat kovan veden tavaramerkkejä. Liian kova vesi voi vaikeuttaa kotisiivousta, koska se jättää usein vaahtoa keittiö- ja kylpyhuonelaitteisiin, tylsyttää vaatteet ja jättää tahroja astioihin. Vedenpehmennystä on kuitenkin käytettävä varoen, koska se vaihtaa natriumin mineraaleihin, jotka antavat vedelle kovia ominaisuuksia, ja se voi olla haitallista ihmisille, jotka noudattavat vähän natriumia. Veden pehmentämisellä tuotettu natrium voi olla haitallista myös kasveille. Erilaiset vedenpehmenninjärjestelmät käyttävät ioninvaihtoa, mutta ne vaihtelevat käyttäjältä vaadittavan syötteen määrän mukaan.
Kova vesi on peräisin pohjavesilähteistä, kuten pohjavesistä, koska kalsium, magnesium ja muut mineraalit liukenevat veteen ympäröivistä kivistä. Kalsium ja magnesium aiheuttavat ominaisuuksia, joita kutsutaan koviksi. Kovuus mitataan jyvinä per gallona (GPG), ja yksi kovuusjyvä on yhtä suuri kuin yksi vehnänydin. Kaikkea vettä, jossa on yli 1 GPG kalsiumia ja magnesiumia, pidetään kovana, ja yli 10.5 GPG luokitellaan erittäin kovaksi.
Joskus pyykinpesuaineeseen lisätään kemikaaleja vaatteiden pesuun käytettävän veden pehmentämiseksi, mutta kaikki vedenpehmennysjärjestelmät, jotka käsittelevät koko talon käyttämää vettä, käyttävät ioninvaihtoa. Ioni on sähköisesti varautunut molekyyli, ja eri ioneilla voi olla erilaiset varausvoimakkuudet. Vedenpehmennysaineet sisältävät vaihtoväliaineen, joka alkaa päällystettynä positiivisesti varautuneilla natriumioneilla. Myös kovassa vedessä olevat kalsium- ja magnesiumionit ovat positiivisesti varautuneita, mutta niillä on vahvempi varaus kuin natriumioneilla. Tämä tarkoittaa sitä, että kun vesi kulkee vaihtoväliaineen läpi, väliaine sieppaa kalsium- ja magnesiumionit, kun taas natriumionit vapautuvat siitä, koska kalsium- ja magnesiumionit vetävät voimakkaammin.
Lopulta vedenpehmenninjärjestelmässä oleva väliaine päällystetään kokonaan kalsium- ja magnesiumioneilla. Kun näin tapahtuu, huuhteluaine pestään takaisin natriumkloridiliuoksella, joka tunnetaan latauksena. Kalsium- ja magnesiumionit muodostavat yhdisteitä kloorin kanssa ja pestään pois, kun taas natriumionit kiinnittyvät jälleen vaihtoväliaineeseen.
Erilaiset vedenpehmennysjärjestelmät vaihtelevat sen mukaan, kuinka paljon työtä käyttäjän on suoritettava niiden lataamiseksi. Suosituimmat kotivedenpehmentimet ovat automaattisia huuhteluaineita, joita kutsutaan joskus myös täysautomaattisiksi huuhteluaineiksi ja jotka käyttävät omistajan asettamaa ajastinta järjestelmän lataamiseen automaattisesti. Toinen vedenpehmentimen tyyppi, joka toimii automaattisesti, on kysynnän aloitusregeneraatio (DIR), joka määrittää käytetyn vesimäärän perusteella, milloin järjestelmä on ladattava.
Sekä manuaaliset että puoliautomaattiset järjestelmät vaativat enemmän käyttäjän panosta. Puoliautomaattinen vedenpehmennin vaatii omistajan kertomaan huuhteluaineelle manuaalisesti, milloin se on ladattava. Manuaaliset vedenpehmentimet edellyttävät käyttäjän asettavan kaikki parametrit huuhteluaineen lataamiseen, myös silloin, kun järjestelmä on ladattu ja kuinka kauan.