Ultrafiltração (UF) é uma variedade de filtração por membrana na qual forças como gradientes de pressão ou concentração levam a uma separação através de uma membrana semipermeável. Os sólidos suspensos e os solutos de alto peso molecular são retidos no chamado retentado, enquanto a água e os solutos de baixo peso molecular passam através da membrana no permeado (filtrado). Este processo de separação é utilizado na indústria e pesquisa para purificação e concentração de soluções macromoleculares (10³–10⁶ Da) especialmente soluções de proteínas.

A ultrafiltração não é fundamentalmente diferente da microfiltração. Ambos são separados com base na exclusão de tamanho ou na captura de partículas. É fundamentalmente diferente da separação de gás por membrana, que separa com base em diferentes quantidades de absorção e diferentes taxas de difusão. As membranas de ultrafiltração são definidas pelo limite de peso molecular da membrana utilizada. A ultrafiltração é aplicada no modo de fluxo cruzado ou sem saída.

As características do processo de um sistema UF são altamente dependentes do tipo de membrana utilizada e sua aplicação.