É um procedimento através do qual uma máquina limpa e filtra diretamente o sangue, ou seja, faz parte do trabalho que o rim doente não pode fazer. O procedimento liberta o corpo dos resíduos prejudiciais à saúde, como o excesso de sal e de líquidos. Também controla a pressão arterial e ajuda a manter o equilíbrio de substâncias como sódio, potássio, uréia e creatinina.

Basicamente, na hemodiálise, a máquina recebe o sangue do paciente por um acesso vascular e depois é impulsionado por uma bomba até o filtro de diálise (dialisador). No dialisador, o sangue é exposto à solução de diálise (dialisato) através de uma membrana semipermeável que retira o líquido e as toxinas em excesso e devolve o sangue limpo para o paciente pelo acesso vascular.

Uma fístula arteriovenosa (FAV), que pode ser feita com as próprias veias do indivíduo ou com materiais sintéticos, é preparada por uma pequena cirurgia no braço ou perna. É realizada uma ligação entre uma pequena artéria e uma pequena veia, com a intenção de tornar a veia mais grossa e resistente, para que as punções com as agulhas de hemodiálise possam ocorrer sem complicações. A cirurgia é feita por um cirurgião vascular e com anestesia local. O ideal é que a fístula seja feita de preferência 2 a 3 meses antes de se começar a fazer hemodiálise.

O cateter é uma opção, geralmente temporária, para os pacientes que não possuem uma fístula e precisam fazer hemodiálise. O cateter de hemodiálise é um tubo colocado em uma veia no pescoço, tórax ou virilha, com anestesia local. Os principais problemas relacionados ao uso do cateter são a obstrução e a infecção o que, muitas vezes, obriga a retirada do cateter e o implante de um novo cateter para continuar as sessões de hemodiálise.

As sessões de hemodiálise são realizadas geralmente em clínicas especializadas, hospitais. A hemodiálise domiciliar ainda se encontra com baixa adesão e ainda necessita de regulamentação no Brasil.