Las membranas de ultrafiltración están diseñadas para eliminar partículas del agua a través de un mecanismo de tamizado.

La membrana tiene una distribución del tamaño de poro que define el tipo de barrera que se espera en condiciones normales de funcionamiento.

Las especies orgánicas e inorgánicas disueltas no se eliminan con membranas de ultrafiltración sin un pretratamiento avanzado. Para que una membrana de ultrafiltración elimine una especie disuelta, esta debe transformarse en forma de partículas, por ejemplo, añadiendo carbón activado en polvo para adsorber los químicos que producen sabor y olor, coagulantes para formar carbono orgánico disuelto complejo u oxidantes para precipitar hierro o manganeso. La membrana rechaza las partículas cargadas de contaminantes.