將患者的血液和透析液同時引進透析器（兩者的流動方向相反），利用透析器（人工腎）的半透膜，將血中蓄積的過多毒素和過多的水分清出體外，并補充堿基以糾正酸中毒，調整電解質紊亂，替代腎臟的排泄功能。 血液透析器俗稱人工腎，有空心纖維型、盤管型及平板型3種 。
最常用的是空心纖維型 ，由1～1.5萬根空心纖維組成，空心纖維的壁即透析膜，具半透膜性質。血液透析時血液流入每根空心纖維內，而透析液在每根空心纖維外流過 ，血液的流動方向與透析液流動方向相反，通過半透膜原理清除毒物，通過超濾及滲透清除水分。
血液透析的適應癥包括：
①急性腎功能衰竭。
②急性藥物或毒物中毒。
③慢性腎功能衰竭。
④腎移植前的腎功能衰竭或移植后排異反應使移植腎無功能者。
⑤其他疾病（肝功能衰竭、精神分裂癥、牛皮癬等）。
血液透析的相對禁忌癥包括：
①病情極危重、低血壓 、休克者。
②嚴重感染敗血癥者。
③嚴重心肌功能不全或冠心病者。
④大手術后3日內者。
⑤嚴重出血傾向 、腦出血及嚴重貧血者。
⑥精神病不合作者。
⑦惡性腫瘤患者。
一般患者需每周血液透析3次，每次4～5小時 。應盡早開始透析以利糾正由于毒素蓄積過多導致的不可逆性臟器損傷及機體的代謝紊亂，當肌酐清除率下降為10～12mL/min時即應開始透析。15～60歲患者透析效果好且安全，但由于透析技術的不斷改進和新透析設備的不斷出現，70歲以上的患者亦可獲得好療效。
為保證透析患者的生存質量 ，提高康復率 ，血透患者應保證每日攝入蛋白質 1.0～1.2克/千克及146.3千焦/千克，同時應攝入足夠的水溶性維生素及微量元素以補充透析丟失量。