按照血液净化的方式，可将其分类为体外血液净化和体内血液净化。

体外血液净化治疗利用弥散、对流、吸附和置换的原理来清除体内毒素并补充机体所需要的物质。

弥散是指溶质通过半透膜从浓度高的一侧运动到浓度低的一侧，其弥散速度受到溶质的分子量和蛋白结合力、半透膜特性、半透膜两侧浓度差等因素影响。常规的低通量透析利用的即是弥散原理。

溶质随着液体从半透膜一侧进入另一侧，称为对流。对流时影响溶质清除效率的主要因素是溶质的分子量和蛋白结合力、半透膜特性和对流量。利用对流原理的典型例子是血液滤过，溶质随着液体透过半透膜被清除，同时向血液中补充等量的置换液。

血液中的毒素也可经过吸附的原理被清除。已知药用炭颗粒具有极大的比表面积，对内源性或外源性的有机物质具有极强的吸附能力，尤其适合清除体内蛋白结合类毒素，并被广泛用于药物中毒的抢救治疗。药用炭对有机物质是非特异性的吸附，用某种特异性抗原或抗体包被基质制成吸附柱，可针对性吸附血浆中相应的致病原。例如葡萄球菌蛋白A能特异性地吸附人免疫球蛋白，可用于吸附抗肾小球基底膜抗体；包被了DNA基质来特异性吸附抗双链DNA抗体或抗核抗体。另外，也有利用电荷吸附的，例如胆红素具有负电荷，可使用带正电荷的吸附柱等来吸附血液中的胆红素。

置换一般配合对流来实现。其实，血液滤过也是一种置换，这种置换只能置换小分子和中分子非蛋白结合物质。如果致病物质是大分子的抗体或者是蛋白结合类物质，则血液滤过无治疗作用。血浆置换时，血液中除了白细胞、红细胞和血小板等有形成分外，其他的有机和无机溶质全部经过对流通过半透膜，同时补充置换液，起到清除血液中毒素的作用。血浆置换时的置换液可采用白蛋白或血浆。使用白蛋白做置换液时要注意，凝血物质的丢失会导致出血；如果血浆置换的目的是为了补充血液中缺失的某些血浆成分（补体H因子缺乏），也不应使用白蛋白置换液。

弥散、对流、吸附和置换几种血液净化方式是密不可分的。普通的低通量血液透析主要靠弥散原理，当同时有脱水治疗时就伴随对流。普通的高通量透析，因为有脱水和反超滤的存在，也同时伴随对流。而血液透析滤过同时使用了置换液和透析液，通过对流清除掉与置换液等量的液体，溶质伴随对流被清除；同时血液与透析液通过半透膜进行溶质的弥散交换。另外，有些透析膜本身有吸附作用，可吸附血液中的某些毒素。

通过体外血液净化不但可清除血液中的毒素，还能补充机体缺乏的物质，例如血液透析、血液滤过和血液透析滤过时可补充碳酸氢根，血浆置换时可补充凝血因子、补体H因子等。

但是体外血液净化同时也会清除血液中的有用的小分子水溶性物质，例如维生素C、肉碱、氨基酸、葡萄糖等。

体内血液净化利用自体的半透膜实现体液与透析液的溶质交换，这种方式包括腹膜透析和结肠透析。

腹膜透析时，血液透过腹腔的脏层浆膜与腹腔中的透析液通过弥散原理实现溶质交换，同时伴随对流的发生。对流是依靠渗透梯度实现的。

结肠透析适合轻、中度肾衰竭患者，或有血液透析、腹膜透析禁忌证的患者。由于结肠透析的效率低，不能充分清除毒素和水分，限制了其广泛使用。