Ultrafiltracija je fizički proces, gde je bistrenje i dezinfekcija vode izvedena u jednom koraku. Ultrafiltracija se ne razlikuje bitno od mikrofiltracije, nanofiltracije ili reverzne osmoze, osim u veličini pora polupropustive membrane, odnosno veličini molekula koji biva zadržan. Memebranski zid deluje kao filter za čestice veće od 20 nm (polen, alge, paraziti, virusi, bakterije i organski molekuli). Ova tehnologija obezbeđuje stalan kvalitet filtrirane vode bez obzira na varijacije u kvalitetu i zamućenosti vode koju treba tretirati. Pored toga, ovaj metod je čisto mehanički; smanjuje upotrebu hemikalija, uz održavanje mineralnog balansa vode.

Ultrafiltracija se koristi u predtretmanu kod reverzne osmoze, prečišćavanju otpadnih voda, za proizvodnju vode za piće, kao i u prehrambenoj industriji (prerada mleka).

Ultrafiltracija se koristi za uklanjanje čestica i makromolekula iz sirove vode u proizvodnji vode za piće. Često se koristi umesto multimedijalnih ili peščanih filtera u procesu filtracije sirove vode ili kao samostalni sistem ako dozvoljava kvalitet sirove vode. Kada se tretira voda sa visokim sadržajem suspendovanih čvrstih materija ili visokim sadržanjem gvožđa i mangana, UF se često integriše kao deo tehnološkog procesa prerade sirove vode, koristeći primarne i neke sekundarne tretmane kao faze prethodnog tretmana.