Ultrafiltrasyon (UF), basınç veya moleküler difüzyon gibi kuvvetlerin yarı geçirgen bir membrandan ayrılmaya neden olduğu çeşitli membran teknolojisi kullanan filtrasyondur. Askıda kalan katı maddeler ve yüksek moleküler ağırlıklı solvatlar, retentatta tutulurken, su ve düşük moleküler ağırlıklı solvatlar, permattaki (süzüntü) zardan geçer. Bu ayırma işlemi endüstride ve araştırmada, makro proteinlerin (103 - 106 Da) çözeltilerinin, özellikle protein çözeltilerinin saflaştırılması ve konsantre hale getirilmesi için kullanılır.
Ultrafiltrasyon, temel olarak nanofiltrasyon ve mikrofiltrasyondan farklı değildir. Bunların her ikisi de boyut dışlama veya parçacık yakalamaya dayanarak ayrıdır. Temel olarak, farklı emilim miktarlarına ve farklı difüzyon hızlarına bağlı olarak ayrılan zar gazı ayrılmasından farklıdır. Ultrafiltrasyon membranları, kullanılan zarın moleküler ağırlık kesilmesiyle (MWCO) tanımlanır. Ultrafiltrasyon, çapraz akış veya çıkmaz modunda uygulanır.