Процессы мембранного разделения играют очень важную роль в разделительной промышленности. Тем не менее, они не считались важными технологиями до середины 1970-х годов. В зависимости от механизмов разделения и размера отделяемых частиц широко используемые мембранные процессы включают микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию, обратный осмос, электролиз, диализ, электродиализ, газоразделение, паропроницание, первапорацию, мембранную дистилляцию и мембранные контакторы. Все процессы, кроме первапорации, не связаны с фазовым переходом. Все процессы, кроме (электро)диализа, управляются давлением. Микрофильтрация и ультрафильтрация широко используются в производстве продуктов питания и напитков (микрофильтрация пива, ультрафильтрация яблочного сока), биотехнологических применениях и фармацевтической промышленности (производство антибиотиков, очистка белков), водоочистке и очистке сточных вод, микроэлектронной промышленности и др. Мембраны нанофильтрации и обратного осмоса в основном используются для очистки воды. Плотные мембраны используются для разделения газов (удаление CO2 из природного газа, выделение N2 из воздуха, удаление органических паров из воздуха или потока азота) и мембранной дистилляции. Более поздний процесс снижает затраты на перегонку при разделении азеотропных композиций.
