İşletme açısından mikrofiltrasyona benzer. Ultrafiltrasyon membranlarının gözenek çapı, 0,01-0,05 mikron arasında değişir. Üst tabaka kalınlığı, 50-250 mikron arasında değişen ve yüksek geçirgenlik ve seçiciliği olan bir alt tabaka ile desteklenmiştir. Esas filtrasyon olayı üst tabakada meydana gelir. Alt tabaka, sadece üst tabakaya mesnet oluşturur.

UF membranları, makromolekülleri ve küçük parçacıkları ayırmak için kullanılır ve ayırmada temel etken, moleküler büyüklük olmakla beraber moleküler şekli ve yükü de rol oynar.

Ultrafiltrasyon membranları, içme suyunda ileri arıtma amaçlı da kullanılmaktadır. Klorlama ile insanlarda kanserojeniketki yapan organik maddeler klorlama öncesinde tutulmalıdır.

Ultrafiltrasyon bu amaçla kullanıldığı takdirde, kanser oluşum riski yüzde 20-50 arasında azalmaktadır. UF membranları, bakteri ve virüs giderimi açısından da oldukça güvenlidir. İçme suyu tesislerinde kurulan tam ölçekli UF proseslerinde elde edilen sularda hiçbir mikroorganizmaya rastlanmamıştır. Hızlı kum filtresi geri yıkama sularını, UF membranlarında arıtılıp, UV dezenfeksiyonundan sonra elde edilen su, şebekeye verilebilir.