半透膜是一種類型的生物或合成的，聚合膜，其將允許某些分子或離子通過穿過它滲透。通過速率取決于兩側分子或溶質的壓力、濃度和溫度，以及膜對每種溶質的滲透性。根據膜和溶質，滲透性可能取決于溶質的大小、溶解度、性質或化學性質。膜如何被構造成在其滲透性方面具有選擇性將決定速率和滲透性。許多相當厚的天然和合成材料也是半滲透的。一個例子是雞蛋內部的薄膜。

生物膜具有選擇性滲透性，分子的通過受促進擴散、被動轉運或由嵌入膜中的蛋白質調節的主動轉運控制。

生物半透膜的一個例子是脂質雙層，基于包圍所有生物細胞的質膜。一組磷脂（由一個磷酸鹽頭和兩個脂肪酸尾組成）排列成雙層，磷脂雙層是一種半透膜，其滲透性非常特殊。所述親水性磷酸鹽頭在所述外層并暴露于水含量外和細胞內。該疏水尾部是隱藏在膜內部的層。磷脂雙層最容易滲透不帶電荷的小溶質。蛋白質通道嵌入或通過磷脂，，該模型統稱為流體鑲嵌模型。水通道蛋白是可滲透水的蛋白質通道孔。

由于滲透壓差而通過選擇性滲透膜的大量水流稱為滲透。這僅允許某些顆粒通過，包括水，并留下包括鹽和其他污染物在內的溶質。在反滲透過程中，通過對溶液施加高壓來凈化水，從而推動水通過薄膜復合膜（TFC或TFM）。這些是主要用于水凈化或海水淡化的半透膜系統。它們還用于化學應用，例如電池和燃料電池。從本質上講，TFC材料是由兩層或多層材料制成的薄膜形式的分子篩。SidneyLoeb和SrinivasaSourirajan發明了xxx個實用的合成半透膜。用于反滲透的膜通常由聚酰胺制成，主要是因為其對水的滲透性和對各種溶解雜質的相對不滲透性，包括鹽離子和其他無法過濾的小分子。半透膜的另一個例子是透析管。

其他類型的半透膜是陽離子交換膜(CEM)、陰離子交換膜(AEM)、堿性陰離子交換膜(AAEM)和質子交換膜(PEM)。