将患者的血液和透析液同时引进透析器（两者的流动方向相反），利用透析器（人工肾）的半透膜，将血中蓄积的过多毒素和过多的水分清出体外，并补充碱基以纠正酸中毒，调整电解质紊乱，替代肾脏的排泄功能。
血液透析器俗称人工肾，有空心纤维型、盘管型及平板型3种 。最常用的是空心纤维型 ，由1～1.5万根空心纤维组成，空心纤维的壁即透析膜，具半透膜性质。血液透析时血液流入每根空心纤维内，而透析液在每根空心纤维外流过 ，血液的流动方向与透析液流动方向相反，通过半透膜原理清除毒物，通过超滤及渗透清除水分。
适应症和禁忌症
血液透析的适应症包括：
①急性肾功能衰竭。
②急性药物或毒物中毒。
③慢性肾功能衰竭。
④肾移植前的肾功能衰竭或移植后排异反应使移植肾无功能者。⑤其他疾病（肝功能衰竭、精神分裂症、牛皮癣等）。
血液透析的相对禁忌症包括：
①病情极危重、低血压、休克者。
②严重感染败血症者。
③严重心肌功能不全或冠心病者。
④大手术后3日内者。
⑤严重出血倾向 、脑出血及严重贫血者。
⑥精神病不合作者。
⑦恶性肿瘤患者。
一般患者需每周血液透析3次，每次4～5小时 。应尽早开始 透析透析以利纠正由于毒素蓄积过多导致的不可逆性脏器损伤及机体的代谢紊乱，当肌酐清除率下降为10～12mL/min时即应开始透析。15～60岁患者透析效果好且安全，但由于透析技术的不断改进和新透析设备的不断出现，70岁以上的患者亦可获得好疗效。
为保证透析患者的生存质量 ，提高康复率 ，血透患者应保证每日摄入蛋白质1.0～1.2克/千克及146.3千焦/千克，同时应摄入足够的水溶性维生素及微量元素以补充透析丢失量。透析患者的5年存活率各国报道不一，约为50%～80%，10年存活率超过50%者亦有报道。