血液透析时患者的血液通过动力泵被引至透析器，透析器有两个液体室，表现形式为中空纤维毛细管束或平行、被夹在中间的半透膜。在任一形式中，第一室内的血液沿半透膜一侧被泵出，而晶体溶液（透析液）沿另一侧隔离室以反方向泵出。
血液和透析液间的溶质浓度梯度使患者血清溶质产生预想中的变化，如尿素氮和肌酐降低、碳酸氢盐升高及钠、氯、钾、镁均衡。透析液室相对血室而言处于负压状态，防止透析液过滤进入血流，也可清除患者体内过多的体液。然后，经过透析的血液再返回到患者体内。
血液透析期间患者多采取全身抗凝，防治透析机内血液栓塞。
血管通路：动静脉瘘（首选）；中央静脉导管。
动静脉内瘘：耐受性更好、不易感染，因此要优于中心静脉导管。但也易有发生并发症（血栓形成、感染、动脉瘤和假性动脉瘤）的倾向。新创建的瘘管可能需要1-2个月才能成熟，应用。因此建议慢性肾脏病患者应在需要透析前至少6个月做内瘘，但国内多数病患不能接受。
中心静脉导管：可用于透析如果动静脉瘘尚未创建或未准备使用，或者如果动静脉瘘的创建是不可能的。中心静脉导管的主要缺点是相对窄的口径，达不到血流量足够高以达到最佳的清除，以及导管口部位感染和血栓形成的高风险，导管还可以引起中心静脉狭窄。以导管作为血管通路的最佳置管部位在右侧颈内静脉。
血管通路并发症可使血液透析的质量受到明显限制，可增加长期发病率和病死率。
? ? ? ?透析最常见的并发症：低血压；其他常并发症包括：不宁腿综合征、痉挛、瘙痒、恶心和呕吐、头痛、胸和背痛等，还有透析相关淀粉样变性。