超濾膜，是一種孔徑規格一致，額定孔徑范圍為0.01微米以下的微孔過濾膜。在膜的一側施以適當壓力，就能篩出小于孔徑的溶質分子，以分離分子量大于500道爾頓(原子質量單位）、粒徑大于10納米的顆粒。超濾膜是最早開發的高分子分離膜之一，在60年代超濾裝置就實現了工業化。

超濾膜篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01μm的微孔，其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過，而目前已知世界最小細菌的體積在0.2μm，因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來，從而實現了凈化過程。

可以用來制造超濾的材質很多，包括：聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚醚砜 (PES)、聚丙烯 (PP)、聚乙烯(PE)、聚砜(PS)、聚丙稀腈(PAN)等。90 年代初，聚醚砜材料在商業上取得了應用；而 90 年代末，性能更優良的聚偏氟乙烯超濾開始被廣泛地應用于水處理行業。因此聚偏氟乙烯和聚醚砜成為目前最廣泛使用的超濾膜材料。目前，中空纖維超濾膜是超濾技術中最為成熟與先進的一種技術，廣泛應用于各個領域的水處理生產中。可用于分離、濃縮、純化生物制品、醫藥制品以及食品工業中；還用于血液處理、廢水處理和超純水制備中的終端處理裝置。