血液透析は「Hemodialysis」を略して「HD」とも呼ばれます。血液透析では、血液を体内から外部へと出して機械を通して血液をきれいにし、再び体内に循環させます。このため、1分間に約200mlの血液を取り出す必要があり、これを長時間持続させるので、普通の血管ではこれだけの血液流量を確保できません。このため、一般的には利き腕の反対の腕でなるべく前腕の手首に近い部位、または親指の付け根に血液の出入り口となるシャントを作成します。シャントは、手術によって静脈と動脈をつなぎ合わせて太い静脈にしたものです。シャント作成の手術は局所麻酔で行われ、約1～2時間程度です。
週に決まった回数、施設に通院して治療を受ける血液透析では、まずシャント部に脱血用と返血用の針を刺します（穿刺）。その後、最初は低い血液流量で設定された血液ポンプが動き始めると、動脈側の穿刺針から体外へ血液が引き出されます（脱血）。その後、個々の患者で設定された血液流量まで徐々に上げていきます。体外へ引き出された血液は、血液ポンプを経てダイアライザーと呼ばれる、いわゆる人工腎臓に送られます。ダイアラザーの中で余分な老廃物と水分が除去されてきれいになった血液は静脈側の穿刺針から体内に戻っていきます（返血）。この循環を各患者で設定された透析時間の間続け、予定した水分量が体内から引き出されたところで透析が終了します。
