Залежно від розміру пір і інших характеристик мембрани з крові можуть віддалятися речовини з різною молекулярною масою - від натрію, калію, сечовини до білків (β2-мікроглобуліну). З діалізуючого розчину в кров пацієнта також можуть переходити електроліти (натрій, калій, кальцій, хлорид і т. Д.) І крупномолекулярні речовини. Тому діалізуючий розчин містить певну концентрацію електролітів для підтримки їх балансу в організмі пацієнта і проходить спеціальне очищення, щоб не допустити потрапляння бактеріальних токсинів або токсичних речовин в кровотік пацієнта.
Слід зазначити, що при дифузії з крові практично не видаляються пов'язані з білками і гідрофобні токсичні речовини.
Конвекція здійснюється через ту ж гемодіалізну мембрану за рахунок різниці в тиску з боку крові і діалізуючого розчину. Вона дозволяє видалити гідрофобні токсичні речовини.
Ультрафільтрація відбувається за рахунок трансмембрального тиску (тиску крові на напівпроникну мембрану), створюваного роликовим насосом. Сучасні апарати для проведення гемодіалізу оснащені електронними блоками автоматичного розрахунку необхідного трансмембрального тиску для зняття необхідної кількості рідини.