Najczęściej stosowana metoda dializoterapii. Specjalna błona dializacyjna oddziela krew od płynu dializacyjnego. Szkodliwe produkty przemiany materii, które nie są wydalane przez niewydolne nerki przechodzą przez błonę do płynu dializacyjnego, co umożliwia oczyszczenie krwi. Hemodializa trwa 4-6 godzin i odbywa się trzy razy w tygodniu. Osoba chora pomiędzy poszczególnymi dializami musi przestrzegać specjalnej diety, żeby zawartość substancji szkodliwych nie przekroczyła określonego, zagrażającego życiu poziomu.