Οι μεμβράνες υπερδιήθησης είναι τεχνητές διαπερατές μεμβράνες που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία υπερδιήθησης. Κατασκευάζονται γενικά από πολυμερή υλικά όπως οξική κυτταρίνη, εστέρες οξικής κυτταρίνης, πολυαιθυλένιο, πολυσουλφόνη και πολυαμίδιο. Συνήθως προκατασκευάζονται σε διάφορους τύπους δομοστοιχείων μεμβράνης, συμπεριλαμβανομένων τύπων σωληνοειδούς, πλακών, σπειροειδούς περιέλιξης και τριχοειδών τύπων, και στη συνέχεια πολλαπλές μονάδες συναρμολογούνται μαζί για χρήση για να αυξηθεί η περιοχή διήθησης και να διευκολυνθεί η συντήρηση.
Μια μεμβράνη υπερδιήθησης είναι μια ημι-διαπερατή πολυμερής μεμβράνη που χρησιμοποιείται στη διαδικασία υπερδιήθησης για τον διαχωρισμό κολλοειδών ή αιωρούμενων σωματιδίων συγκεκριμένου μεγέθους από ένα διάλυμα. Καθοδηγούμενο από την πίεση, το μέγεθος των πόρων της μεμβράνης είναι 1–100 nm και είναι ασύμμετρος τύπος μεμβράνης. Η πυκνότητα πόρων είναι περίπου 10/cm³ και η διαφορά πίεσης λειτουργίας είναι 100–1000 kPa. Είναι κατάλληλο για την αφαίρεση κολλοειδών σωματιδίων και μακρομορίων και μπορεί να διαχωρίσει διαλύματα με συγκέντρωση μικρότερη από 10%.