血液濾過是模仿腎單位的過濾和重吸收原理設計的。將患者的動脈血引入具有良好滲透性和腎小球濾過膜面積的半透膜過濾器中。當血液通過過濾器時，血漿中的水分被濾出(類似於腎小球濾過)，從而達到清除血液中截留的多余水分和溶質的治療目的。由於通過濾器的血流量只有20 ~ 30ml/min(僅為腎血流量的65，438+0/6 ~ 65，438+0/4)，僅依靠動脈血壓無法濾出足夠的液體，所以需要用血泵對動脈端加壓，在半透膜的對側用負壓泵產生壹定的跨膜壓，壹般限制在66.66kPa(500mmHg)，這樣就可以使用流量濾器。血液濾過率的大小取決於過濾膜的面積、跨膜壓、篩分系數(某種物質的篩分系數=濾過中某種物質的濃度/血液中某種物質的濃度)和血流量。每次血液濾過的總濾液量需要達到20L左右才能達到較好的治療效果。為了補償濾過的液體和電解質，維持機體內環境的平衡，需要在濾過器後(前)補充相應的液體量和電解質，以替代腎小管的重吸收功能。
血液濾過和血液透析的主要區別在於，血液透析是依靠半透膜兩側溶質濃度差的彌散來清除溶質，其清除效率取決於分子的彌散，分子量越大效果越差。而血液濾過則是通過攜帶水的溶質來促進溶質跨膜轉運，甚至可以清除分子量大的物質。正常腎小球對肌酐、菊糖等不同分子量物質的清除率幾乎相同。血液濾過模仿正常腎小球清除溶質的原理，通過對流過濾血液中的水和溶質。其清除率與分子量無關，肌酐和菊糖的清除率為100 ~ 120 ml/min。因此，血液濾過在清除中分子物質方面優於血液透析，與正常腎小球相似。