超滤（UF）常用于分离溶液中极其微小的颗粒和不溶分子。虽然分离效果受到包括化学性质、电荷等多种因素影响，这种方法主要还是以分子大小为最基本的考虑。超滤膜截留1-1000kDa（MW）的分子，盐和水等小分子会透过，因此在大分子样品处理中得到了广泛应用。胶状或微粒状物质也能够被截留。UF膜既可以用于透过样品也用于保留样品的纯化。样品显著小于膜孔径，则经过膜处理可以达到除热源、澄清和与大分子污染物的分离的效果。如果目的分子远远大于膜孔径，膜处理则可以将小分子污染物去除而目的分子被浓缩。超滤方法相比沉淀法对于样品更温和，没有发生容易导致生物大分子失活的相变，而且在浓缩的同时可以完成对溶质的除盐。超滤的应用不限于蛋白样品的操作，也常用于核酸样品制备，包括分子克隆和质粒纯化。DNA和RNA样品起始浓度低至5ng/mL也可以被高效地在数分钟内被浓缩，回收率达到99%以上。离心方式的超滤方法进行溶液置换也被称为“渗滤”，操作时样品首先被浓缩，继而加入新的溶液，再次浓缩时，原溶液已经被换成选定的溶液。