Difüzyon ve ultrafiltrasyon, diyaliz sürecinde yarı geçirgen bir membran aracılığıyla gerçekleşir. Difüzyon, membranın iki tarafındaki konsantrasyon farkı nedeniyle solütün yüksek yoğunluktan düşük yoğunluğa doğru hareketidir. Diyalizde bu süreç şu şekilde işler: - Atık maddeler ve fazla elektrolitler, hasta kanındaki yüksek yoğunluktan diyaliz solüsyonuna geçer. - Örneğin, üre ve kreatinin gibi atık ürünler kana eklenmezken, glukoz ve diğer gerekli maddeler diyaliz solüsyonundan kan içerisine geçmez. Ultrafiltrasyon, membran boyunca sıvıların ve belirli moleküllerin filtrasyonudur: - Su molekülleri, diyaliz membranının iki tarafındaki hidrostatik basınç gradiyenti sonucunda yarı geçirgen membrana doğru itilir ve membrandan geçer.