血液透析是利用半透膜原理，将患者血液与透析液同时引进透析器，在透析膜两侧呈反方向流动。凭借半透膜两侧的溶质梯度、渗透梯度和水压梯度，通过弥散、对流吸附清除毒素，通过超滤和渗透，清除体内多余的水分。同时补充需要的物质。纠正电解质和酸碱平衡紊乱。血液透析是目前救治急慢性肾功能衰竭的最有效和最普遍应用的措施之一。

血液透析过程中，水分的清除是通过渗透和超滤作用完成的。渗透是指透析膜两侧渗透压梯度使水分由渗透压低的一侧向渗透压高的一侧转移的过程。溶质转运的基础是弥散作用，它是指溶质顺从半透膜两侧的浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧做跨膜移动。逐渐达到膜两侧溶质浓度相等的过程。

即患者血中的肌酐、尿素氮、钾、磷等跨过半透膜向透析液中弥散。而透析液中的碱基，钙等向血中扩散，从而达到清除毒素，纠正电解质紊乱和酸中毒的目的。