血液透析主要是通过扩散的机制清除小分子的毒素。血液中的肌酐、尿素、钾离子等小分子的溶质、水顺着浓度梯度扩散到透析液侧，而透析液中较高浓度的碳酸氢盐、钙离子等扩散至血液测，从而清除尿毒症毒素中的小分子毒素，而纠正酸中毒和电解质紊乱。但是对β2微球蛋白以及维生素B12等分子量较大的物质的清除较少。而血液滤过是在血管通路中持续补充一定量的置换液与血液充分混合后，再以相同的速度进行超滤，从而使对流量增加数十倍，可以达到较大程度的清除大分子毒素的目的，对小分子毒素也有很好的清除效果。

但是血液滤过要求透析膜对水和大分子物质有较高的通透性能，所以需要使用大面积的高通量的透析器，同时要求透析机有精准的容量控制系统。血液滤过与血液透析相比，血液动力学更为稳定，而治疗中更易于维持循环的稳定。