Vid hemodialys sker huvudprocesserna över dialysmembranet mellan patientens blod och dialysatet. Patientens blod flödar på ena sidan av dialysmembranet medan dialysatet flödar i motsatt riktning på den andra sidan. Här sker processer för diffusion, filtrering, osmos och konvektion mellan blod och dialysat via det halvgenomträngliga membranet. Detta möjliggörs genom skillnader i koncentration, hydrostatiskt tryck, osmotiskt tryck och flödeshastighet.

Dialysatet består av renat vatten och olika ämnen som är lösta i det. Med undantag av glukos är alla ämnen som är lösta i dialysatet elektrolyter. Deras koncentration (med undantag av kalium och buffertsubstansen) ligger mycket nära den koncentration av elektrolyter som naturligt förekommer i blodet. Dialysatet reglerar elektrolyt- och syra-bas-balansen hos dialyspatienten och tar bort avfallsprodukter.

Dialysatet förbereds automatiskt i dialysmaskinen genom kontinuerlig blandning av hemodialyskoncentrat och renat vatten enligt en förutbestämd proportion.