Діалізатор в основному складається з опорної структури та мембрани діалізатора, в якій мембрана діалізатора є напівпроникною мембраною, яка дозволяє проходити молекулам, меншим за розмір пор мембрани.
Ця структура дозволяє крові та діалізату обмінюватися речовинами під час процесу діалізу, головним чином за допомогою дифузії, конвекції та ультрафільтрації. Під час гемодіалізу кров тече через внутрішню частину порожнистого волокна, тоді як діалізат витікає за межі волокна, обмінюючись речовинами через напівпроникну мембрану для видалення відходів і надлишку води з крові. Така структура не тільки імітує природну фільтраційну функцію нирок, але й ефективно допомагає в лікуванні гострої та хронічної ниркової недостатності, токсичних захворювань тощо.