W fizjologii nerek ultrafiltracja zachodzi na barierze między krwią a filtratem w torebce kłębuszka nerkowego (torebce Bowmana) w nerkach. Podobnie jak w niebiologicznych przykładach ultrafiltracji, ciśnienie (w tym przypadku ciśnienie krwi) i gradienty stężeń prowadzą do rozdzielenia przez półprzepuszczalną błonę (zapewnianą przez podocyty). Torebka Bowmana zawiera gęstą sieć kapilarną zwaną kłębuszkiem nerkowym. Krew wpływa do tych naczyń włosowatych przez tętniczki aferentne i opuszcza je przez tętniczki eferentne.

Schemat przedstawiający podstawowe mechanizmy fizjologiczne nerki

Wysokie ciśnienie hydrostatyczne wymusza przepływ małych cząsteczek w płynie kanalikowym, takich jak woda, glukoza, aminokwasy, chlorek sodu i mocznik przez filtr, z krwi w kłębuszku przez błonę podstawną torebki Bowmana i do kanalików nerkowych. Proces ten nazywany jest ultrafiltracją; powstały płyn, praktycznie pozbawiony dużych białek i komórek krwi, określany jest jako przesącz kłębuszkowy lub ultrafiltrat. Dalsza modyfikacja ultrafiltratu, poprzez reabsorpcję i wydzielanie, przekształca go w mocz.

Ciśnienie kłębuszkowe wynosi około 75 milimetrów rtęci (10 kPa). Przeciwstawia mu się ciśnienie osmotyczne (30 mmHg, 4,0 kPa) i ciśnienie hydrostatyczne (20 mmHg, 2,7 kPa) rozpuszczalników obecnych w przestrzeni kapsularnej. Ta różnica ciśnień nazywana jest ciśnieniem efektywnym (25 mmHg, 3,3 kPa).

W ośrodkach hemodializy ultrafiltracja odbywa się w hemofiltrze na maszynach do hemodializy, gdy ciśnienie krwi jest większe niż ciśnienie dializatu (różnica = ciśnienie transmembranowe (TMP)). W ten sposób usuwany jest płyn z krwi przy jednoczesnym zachowaniu nienaruszonych komórek krwi.

.