Sistemi za mehčanje vode uporabljajo postopek, imenovan ionska izmenjava, za odstranjevanje kalcija in magnezija, ki sta blagovni znamki trde vode. Pretirano trda voda lahko oteži čiščenje v gospodinjstvu, saj pogosto pušča pene na kuhinjskih in kopalniških napravah, moti oblačila in pušča madeže na posodi. Vendar je treba mehčanje vode uporabljati previdno, saj se natrij zamenja za minerale, ki dajejo vodi trdoto, in je lahko škodljivo za ljudi, ki so na dieti z nizko vsebnostjo natrija. Natrij, ki nastane z mehčanjem vode, je lahko škodljiv tudi za rastline. Vsi različni tipi sistemov za mehčanje vode uporabljajo ionsko izmenjavo, vendar se razlikujejo po količini vnosa, ki ga zahtevajo od upravljavca.
Trda voda izvira iz virov podzemne vode, kot so vodonosniki, ker se kalcij, magnezij in drugi minerali raztopijo v vodi iz okoliških kamnin. Kalcij in magnezij povzročata lastnosti, ki jih imenujemo trde. Trdota se meri v zrnah na galono (GPG), pri čemer je trdota enega zrna enaka teži enemu pšeničnemu zrnu. Vsaka voda z več kot 1 GPG kalcija in magnezija se šteje za trdo, več kot 10.5 GPG pa je razvrščena kot zelo trda.
Detergentom za pranje perila se včasih dodajo kemikalije za mehčanje vode, ki se uporablja za pranje perila, vendar vsi sistemi za mehčanje vode, ki čistijo vodo, ki jo uporablja celotna hiša, uporabljajo ionsko izmenjavo. Ion je električno nabita molekula in različni ioni imajo lahko različno moč naboja. Mehčalci vode vsebujejo izmenjevalni medij, ki je na začetku prevlečen s pozitivno nabitimi natrijevimi ioni. Tudi kalcijevi in magnezijevi ioni v trdi vodi so pozitivno nabiti, vendar imajo močnejši naboj kot natrijevi ioni. To pomeni, da pri prehodu vode skozi izmenjevalni medij medij zajame kalcijeve in magnezijeve ione, medtem ko se natrijevi ioni iz njega osvobodijo, ker imajo kalcijevi in magnezijevi ioni močnejšo privlačnost.
Sčasoma se izmenjevalni medij v sistemu za mehčanje vode popolnoma prevleče s kalcijevimi in magnezijevimi ioni. Ko se to zgodi, se mehčalec spere z raztopino natrijevega klorida, postopek, znan kot ponovno polnjenje. Kalcijevi in magnezijevi ioni tvorijo spojine s klorom in se izperejo, medtem ko se natrijevi ioni spet pritrdijo na izmenjevalni medij.
Različne vrste sistemov za mehčanje vode se razlikujejo glede na to, koliko dela mora uporabnik opraviti, da jih napolni. Najbolj priljubljena vrsta domačih mehčalcev vode so avtomatski mehčalci, včasih imenovani tudi popolnoma avtomatski mehčalci, ki uporabljajo časovnik, ki ga nastavi lastnik za samodejno polnjenje sistema. Druga vrsta mehčalca vode, ki deluje samodejno, je regeneracija na podlagi potrebe (DIR), ki določa, kdaj je treba sistem napolniti glede na količino porabljene vode.
Tako ročni kot polavtomatski sistemi zahtevajo več vložkov od uporabnika. Polavtomatski mehčalec vode zahteva, da lastnik ročno pove mehčalcu, kdaj naj ga napolni. Ročni mehčalci vode zahtevajo, da uporabnik nastavi vse parametre za ponovno polnjenje mehčalca, vključno s tem, kdaj se sistem polni in kako dolgo.