血液透析的主要原理是利用半透膜两侧溶质浓度差和压力差，通过弥散、超滤和对流作用清除血液中的代谢废物及多余水分，同时纠正电解质和酸碱平衡紊乱。这一过程模拟了健康肾脏的滤过功能，将患者血液引出体外，经透析器净化后回输体内，从而维持内环境稳定。
透析过程中，血液与透析液在透析器的半透膜两侧反向流动。溶质清除主要依赖弥散作用：小分子物质如尿素、肌酐等从高浓度的血液侧向低浓度的透析液侧移动；中分子物质则通过对流作用清除，依靠跨膜压差使溶质随水分一起滤出。水分清除通过超滤实现，由透析液侧负压产生跨膜压力梯度，将多余液体排出。透析液中含有与血浆相似浓度的钠、钾、钙等电解质，可纠正离子紊乱；碳酸氢盐的加入则能中和酸性代谢产物。透析器的膜材料、孔径大小及表面积直接影响清除效率，高通量膜能更有效清除中大分子毒素。
进行血液透析需严格控制脱水量，避免低血压或肌肉痉挛；监测凝血功能，合理使用抗凝剂防止体外循环凝血；定期评估干体重，调整超滤率。透析液温度、电导度及流速需精确设定，防止溶血或电解质失衡。血管通路护理至关重要，动静脉瘘或导管需预防感染和血栓形成。营养管理需保证足够蛋白质摄入，同时限制高钾、高磷食物。每次透析前后需评估生命体征，及时处理失衡综合征等并发症。长期透析患者还需关注继发性甲状旁腺功能亢进及淀粉样变性等远期并发症。
