Der Dialysator ist der wesentliche Bestandteil eines Dialysegerätes zur Nierenersatzbehandlung durch Hämodialyse oder Hämodiafiltration. Der am häufigsten eingesetzte Dialysator ist der sogenannte Kapillardialysator. Der Kapillardialysator besteht aus einem Gehäuse, in dem eine große Anzahl von feinen Hohlfasern (Kapillaren) parallel angeordnet ist. In den Fasern strömt das Blut, der Außenraum wird im Gegenstrom mit Dialysat (Dialysierflüssigkeit) durchströmt. Die Wand der Hohlfasern bildet eine semipermeable Membran, die für Wasser und darin gelöste Substanzen bis zu einer mittleren Molekülgröße durchlässig ist. Diese semipermeable Membran ist allerdings für Blutzellen und größere Eiweißmoleküle, wie z. B. Albumin, dagegen nicht durchlässig. Über diese semipermeable Membran erfolgt der Stofftransport der gelösten Substanzen im Blut und im Dialysat durch Diffusion oder Konvektion.
Es ist auch möglich Wasser in Form einer Ultrafiltration zu filtrieren.
Wichtig für die Herstellung von Dialysemembranen sind folgende Faktoren: Biokompatibilität, Vermeidung eines Blutzerfalls (Hämolyse), die Semipermeabilität, die Robustheit und Druckbeständigkeit, sowie auch die Feinheit der Hohlfasern. Heutzutage bestehen Dialysatoren z. B. aus Polysulfon oder anderen synthetischen Membranen. Früher häufig verwendetes Zelluloseacetat wird nach Möglichkeit vermieden, da es zur Aktivierung Abwehrzellen (Komplementaktivierung) an Zellulosemembranen kommt.