超过滤的分离机理是筛分分子级的物质，即它可截留溶液中溶解的大分子物质，而透过小分子物质。截留的粒径范围是1-20nm，相当于相对分子质量为300-300000的各种蛋白质分子。理想的超滤膜分离是筛分过程，在压力推动下，进料液中的溶剂和小分子溶质透过膜进入产水侧，溶液中的大分子物质、胶体、蛋白质等被超滤膜截留浓缩。在超滤膜分离过程中，膜的孔径大小和膜表面的化学性质起着不同的截留作用。

超滤在工业的大规模应用，近几年超过滤在食品工业、医药工业等领域中得到了广泛应用。
超滤的用途：1、分离精制方面。2、溶液浓缩;特别是在食品工业中，超滤可以用于干酪乳清的分离浓缩，大豆乳清的蛋白质回收，橘子汁澄清、梅汁澄清、苹果汁澄清、原浆酒的制造、酱油制造等，有热酸性问题的领域中代替过去的加热浓缩法，实用化发展很快。3、高纯水处理：主要去除水中的细菌、微生物、大分子杂质及微粒等。4、水处理工程中；近几年来，国内用水量日益增长，超滤技术在水资源重复利用方面得到了迅猛的发展。超滤所分离的组分直径为0.005-10um，一般相对分子质量大于500的大分子和胶体，这种液体的渗透压力很小，可以忽略。因而操作压力较小（一般为0.1-0.5MPa）、透水量大[透水速率为0.5-5.0m³/（㎡.d)]、在水处理工程中主要是用的运行费用较低的中空超滤纤维膜。

超滤膜：超滤膜是有机高分子聚合物制成的多孔膜，有两种类型：均值和非均值的。均值膜为无定向结构，膜内通道易曲折，透水速率较低，对溶质的选择透过性差。非均值膜具有非对称结构，致密表层厚度小于0.1um，孔径均匀，排列有序。海绵状地层厚度为200-250um，结构疏松，孔径大、流动阻力小，****了高的透水速率。超过滤膜的分离特性主要取决于表层上的孔径的大小、孔径的分布、开孔密度和孔隙率。
常用的超滤膜材料有：醋酸纤维素、即酰胺、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚酰亚胺、聚碳酸酯等。