본 발명은, 유입수가 통과되는 유입관과, 상기 유입수를 공급받아 담수 처리하는 1차 역삼투 모듈과, 상기 1차 역삼투 모듈에서 처리된 1차 처리수가 통과되는 1차 처리관과, 1차 처리수를 공급받아 담수 처리하는 2차 역삼투 모듈과, 상기 2차 역삼투 모듈에서 처리된 2차 처리수가 통과되는 2차 처리관과, 상기 1차 역삼투 모듈 또는 2차 역삼투 모듈에서 처리되지 않도록 분기되는 분리수가 통과하는 분리관과, 분리수가 혼합되어 최종 처리된 생산수가 통과되는 생산관과, 상기 역삼투 모듈 또는 배관을 통과하는 유체의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하는 2단 역삼투막 담수화 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 2단 역삼투 담수화 장치 및 방법에 의하면, 유체 내의 특정물질의 농도를 측정하면서 역삼투 처리되는 유량을 조절함으로써, 특정물질의 농도가 일정하게 유지되는 담수를 생산할 수 있게 된다.