超滤法采用物理方法去除废水中的微粒，去除率可以达到90%以上。超滤膜一般可分为聚合膜、陶瓷膜或者金属膜。膜可以是合成材料或非对称均匀材料。膜的材料和工艺会对膜的平均隙径、分布和透过性等产生影响。

超滤膜的过滤精度指标采用截流分子量MWCO。超滤膜的孔径是当量的平均值。膜组超滤过程中起分离作用的是膜表面上多孔致密层，一般以致密层上微孔径大小和孔径的分布来衡量膜的分离透过性能。膜壁上微孔的形状和大小并非完全一致，常使用截留率和截留分子量两个参数共同来衡量，截留率是指溶液中被截留的特定溶质的量所占溶液中特定溶质总量的比率。当90%的溶质被膜截留时，在截留曲线上所对应该类溶质的最小分子量即为该膜的截留分子量。超滤膜的孔径大约在0.001μm～0.1μm 之间，其对应的切割分子量约为 1000～ 500000。水处理上常用的膜的截流分子量50000～100000，对应膜孔径0.001μm～0.01μm。处理乳化液时采用的超滤工艺一般采用管状膜，而不是螺旋绕管膜或中空膜。因为管状膜允许通过回流实现大水量进水，产生径向和轴向的紊流提高混凝效果，紊流产生的表面漩涡还可以减轻膜表面沉积和膜污染。当然，回流需要相对较大的回流泵和管道。超滤法通常要求预过滤来去除大的乳化颗粒。预过滤工艺采用的滤网一般小于100μm。预过滤增加了超滤系统的运行成本，因为滤网会很快被乳化物堵塞，而且滤网的更换和处置成本都必须考虑到整个运行成本中。超滤后还要增加必要的后续处理，因为超滤膜设计时不考虑截留水溶性的有机物，不然成本太高，企业将无法承受。超滤膜的再生能力取决于膜的材料和所允许采用的再生工艺。某些聚合物膜能承受的最高温度是60℃；某些化学物质，比如乙二醇或者硅树脂，会对聚合物膜产生不可逆的污染；陶瓷膜和金属膜对温度、化学溶剂的耐受性会比较强，再生能力相对较高。