Ultrafiltration(超濾;UF)是指濾膜孔徑小於100 nm，單位以分子量(Dalton; Da)來表示所需截流(保留)下來的分子大小為何，稱為Molecular weight cut-off (MWCO)，通常市面上UF最小做到1000 Da (1 kDa)，且建議所要分離的大小分子量差距3倍以上效果較好。由於UF等級的濾膜孔洞非常小，因此常設計成切向流(Tangential flow filtration; TFF or Cross-flow filtration; CFF)的方式避免堵塞。

優點:

1. 超濾是物理過程，不會改變產物的性能和活性

2. 與離心和層析的方法相比，樣本處理量大，處理時間較短，容易線性放大

3. 採用經過優化設計的超濾器收集細胞，較容易保持細胞的完整，可避免因細胞破碎造成的污染，降低下游純化作業的難度和成本。

4. 樣品殘留量少，回收率高，對於分子量差別較大的產物，分離效果良好。（兩種要分離的產物，分子量需至少相差3 倍以上。)

5. 對分子量小於3,000 Da 的產物除熱原或除內毒素效果良好，一次超濾即可使熱原含量達到標準。快速高效，無污染性，對產物的吸附性小，不會影響產物的回收率，為傳統活性炭方式所不能達到的效果。

6. 操作簡便，容易掌握，維護費用低。

7. 一次性投資，花費較少，通用性強。

注意:

1.若要分離的兩種產物的分子量相差不到3 倍，則UF分離效果較不顯著。

2.若產物分子量小於3,000 Da，則UF濃縮效果較不顯著，因通常UF最小孔徑為1000 Da。

3.若產物的分子量大於3,000 Da，則UF除熱原的效果較不顯著，因熱原的最小形態的分子量為10,000 Da，與產物的分子量的差不到3 倍，因而不能達到完全的分離效果。