Ultrafiltratsioon ehk ultrafiltrimine ehk ultrafiltreerimine on nähtus, kus vedelik liigub läbi poolläbilaskva (semipermeaabli) bio- või tehismembraani.
Ultrafiltratsioon erineb osmoosist selle poolest, et osmoos on iseeneslik protsess, aga ultrafiltratsioonis rakendatakse hüdrostaatilist survet.