Hemodialyysillä tarkoitetaan veriteitse tapahtuvaa veren puhdistamista kuona-aineista ja ylimääräisestä nesteestä dialyysikoneen avulla. Dialyysikoneen pumppu kierrättää potilaan verta filtterin, dialysaattorin, läpi. Dialysaattori on jaettu kahteen erilliseen tilaan, joiden välissä on puoliläpäisevä kalvo. Kalvon toisella puolella kulkee veri ja toisella puolella ulkoneste. Potilaan verestä siirtyy kuona-aineita ulkonestepuolelle. Tätä kutsutaan dialyysiksi.

Hemodialyysin aikana kehosta poistetaan myös ylimääräistä nestettä. Tätä kutsutaan ultrafiltraatioksi. Ultrafiltraatio määritellään yksilöllisesti jokaisen hoitokerran alussa riippuen siitä, kuinka paljon painoa on tullut hoitojen välillä. Jokaiselle potilaalle määritellään kuivapainotavoite eli dialyysin jälkeinen paino, jolloin elimistössä ei ole ylimääräistä nestettä.