腎臓生理学では、腎臓の糸球体嚢（ボーマン嚢）の血液とろ過液の間のバリアで限外ろ過が行われます。 限外ろ過の非生物学的な例と同様に、圧力（この場合は血圧）と濃度勾配により、半透膜（ポドサイトにより提供）を通して分離が行われる。 ボーマン嚢には糸球体と呼ばれる高密度の毛細血管網がある。 血液は、求心性細動脈からこれらの毛細血管に流入し、遠心性細動脈から流出する。

腎臓の基本的な生理的メカニズムを示す図

高い静水圧により、水、ブドウ糖、アミノ酸、塩化ナトリウム、尿素などの尿細管液中の小分子がフィルターを通して、糸球体嚢の血液からボウマン嚢の基底膜を通って、腎尿細管に押し出されます。 この過程を限外濾過という。このようにして得られた、大きな蛋白質や血球をほとんど含まない液体を糸球体濾過液、あるいは限外濾過液と呼ぶことにする。 限外濾過液は、再吸収と分泌によってさらに変化し、尿へと変化する。

糸球体圧力は水銀柱の約75ミリメートル（10kPa）である。 この圧力は、浸透圧（30mmHg、4.0kPa）と莢膜腔に存在する溶質の静水圧（20mmHg、2.7kPa）により対抗している。 この圧力の差を有効圧力（25mmHg、3.3kPa）といいます。

血液透析センターでは、血圧が透析液圧より大きい場合（差＝膜貫通圧（TMP））、血液透析装置の血液濾過器で限外濾過が行われるのです。 これにより、血球を維持したまま血液中の水分を除去します。