直接从血液(血液透析)或间接经腹腔液体(腹膜透析)应用跨半透膜扩散或超滤去除毒素的过程。

血液滤过利用通过跨膜超滤的对流转运。血液透滤兼有扩散和对流转运。血液灌流通过血液灌注充满吸附(常常是一种树脂化合物或活性炭)材料去除毒素。

透析及血液滤过过程能有助于肾衰竭某些紊乱但无助其内分泌缺陷(如促红素和骨化三醇产生的缺少)的处理。积聚的水和溶解的氯化钠可经超滤(血液透析及血液滤过时的静水性超滤，腹膜透析时的渗透性超滤)去除矿物质(钾，磷，镁，硫酸盐)的自身稳定和氮代谢的毒性终末产物(如尿素，肌酐，尿酸)的去除可通过扩散或对流转运完成。代谢性酸中毒通过透析时HCO₃^-或HCO₃^-前体(醋酸盐，乳酸盐)的扩散和血液滤过时同样这些物质的注入来纠正。

在由于急性肾小管坏死引起少尿性急性肾衰(ARF)，透析常常在一规律性基础上预防性应用，直至恢复期血尿素氮和肌酐自发地下降。在慢性肾衰(CRF)，当GFR下降低于10ml/(min.1.73m²)BSA［糖尿病时15ml/(min.1.73m²)］或当患者不能维持每天正常活动时。大多数医生同意尿毒症症状(恶心，呕吐，厌食，疲乏，感觉的减退)和体征(心包摩擦音，难治性肺水肿，代谢性酸中毒，足或腕下垂，扑翼样震颤)需催促透析。透析其他指征包括尿毒症脑病，心包炎，难治性代谢性酸中毒，液体过多和危及生命的高钾血症。糖尿病患者似乎在一较低血肌酐水平发生尿毒症症状和体征。

GFR正确测定需菊粉或碘酞酸盐清除率，但这些测定困难，价贵，不能广泛利用。然而在终末期肾衰患者GFR能大致通过尿素清除率(由于尿素吸收，单用此可低估GFR)和肌酐清除率(由于小管分泌，单用它可高估GFR)的平均值来估计。透析可用于CRF作为单一治疗或在肾移植时作为支持性治疗。

稳定的CRF可能不需要透析。但若一见发病(如胃肠炎，心衰，脓毒症，乳酸酸中毒)产生急性代谢性或循环失代偿，可突然变坏而需要透析。透析也可负面影响生活质量和某些患者不接受这种治疗。心理干预可能有助患者对付这两个方面。

急性中毒可能需要透析(参见第307节)。透析的决定根据毒物临床和生化特性，毒性严重性，可能对排泄的损害，毒物代谢为更毒形式的可能性(如乙烯乙二醇氧化为草酸)以及毒性及血浓度之间关系。血液灌流比血液透析对巴比妥，乙氯戊烯炔醇，安宁，对乙酰氨基酚，百草枯和导眠能中毒更有效。