半透膜原理指的是半透膜的特性及其在物質分離過程中的套用，半透膜是一種具有選擇透過性的薄膜，它允許某些分子和離子通過，但阻止其他分子和離子通過。
在半透膜兩側放置兩種不同濃度的溶液時，溶劑（通常是水）會從低濃度溶液通過半透膜自發地滲透到高濃度溶液中，直到達到一種動態平衡，這一現象稱為滲透作用。如果在一側施加高於滲透壓的壓力，水分子會從高濃度溶液反向滲透到低濃度溶液中，這個過程稱為反滲透。
半透膜的孔徑大小允許小分子物質通過，而阻止大分子物質通過，這種性質使得半透膜在分離和純化領域有著廣泛的套用，例如在海水淡化、生物技術和醫藥工業中。