Nanofiltrasyon; bakterilerin, virüslerin, organik kalıntıların ve sertliğin uzaklaştırılmasında kullanılır. Ayrılma işlemi organik bir yarı geçirgen membrandan oluşan seçici geçirgen bir tabaka üzerinde gerçekleşir. İşlemde itici güç membranın iki tarafındaki besleme ve süzüntü arasındaki basınç farkıdır.

Yaklaşık 1 nm (10 A^o) büyüklüğündeki partikülleri uzaklaştırır. Tipik uygulamalar arasında yüzey sularından renk ve toplam organik karbonun uzaklaştırılması, kuyu suyundan sertlik ve radyumun uzaklaştırılması, gıda ve atıksu uygulamalarında organik maddelerin anorganik kısımdan ayrılması sayılabilir.