În fiziologia renală, ultrafiltrarea are loc la bariera dintre sânge și filtrat în capsula glomerulară (capsula lui Bowman) din rinichi. Ca și în exemplele non-biologice de ultrafiltrare, presiunea (în acest caz presiunea sângelui) și gradienții de concentrație conduc la o separare printr-o membrană semipermeabilă (asigurată de podocite). Capsula lui Bowman conține o rețea capilară densă numită glomerul. Sângele curge în aceste capilare prin arteriolele aferente și iese prin arteriolele eferente.

Diagramă care prezintă mecanismele fiziologice de bază ale rinichiului

Presiunea hidrostatică ridicată forțează moleculele mici din lichidul tubular, cum ar fi apa, glucoza, aminoacizii, clorura de sodiu și ureea, să treacă prin filtru, din sângele din capsula glomerulară prin membrana bazală a capsulei lui Bowman și să intre în tubii renali. Acest proces se numește ultrafiltrare; lichidul rezultat, practic lipsit de proteine mari și de celule sanguine, este denumit filtrat glomerular sau ultrafiltrat. Modificarea ulterioară a ultrafiltratului, prin reabsorbție și secreție, îl transformă în urină.

Presiunea glomerulară este de aproximativ 75 milimetri de mercur (10 kPa). Acestei presiuni i se opun presiunea osmotică (30 mmHg, 4,0 kPa) și presiunea hidrostatică (20 mmHg, 2,7 kPa) a solutaților prezenți în spațiul capsular. Această diferență de presiune se numește presiune efectivă (25 mmHg, 3,3 kPa).

În centrele de hemodializă, ultrafiltrarea are loc într-un hemofiltrul de pe aparatele de hemodializă, atunci când presiunea sângelui este mai mare decât presiunea dializaților (diferența = presiunea transmembranară (TMP)). Astfel se elimină lichidul din sânge, păstrând intacte celulele sanguine ale acestuia.

.