血液透析是利用彌散作用，使半透膜兩側兩種不同濃度及性質的溶液發生物質交換。半透膜是人工合成的膜，小分子可以自由通過半透膜，而多肽、蛋白質等大分子則不能通過。血液透析時，透析液和血液分別位于半透膜的兩側，兩者間進行物質交換。透析能快速糾正腎衰竭時產生的高尿素氮、高肌酐、高血鉀、高血磷、酸中毒等。另外，通過半透膜兩側的壓力差來達到超濾脫水的目的，可糾正腎衰竭時的水潴留。