膜截留率是膜分離技術的一項重要指標，它反映了膜對料液中某組分的截留能力。常用的截留率定義是基於透過液濃度（C1）和進料液濃度（C0）的差異，計算公式為：R = (1 - C1 / C0) x 100%。這裡的R代表截留率，C1是透過液的濃度，C0是進料液的濃度。這兩種濃度的單位應該相同。在實際套用中，如果採用分批操作且濃縮倍數較大，可以採用修正後的公式計算平均截留率，即R = [1 - C1 / (C0 + Cr) x 0.5] x 100%，其中Cr是截留液的濃度。
截留率也可以基於物料衡算來推算，得到一個更精確的積分式。例如，假設在分批操作中，溶液體積為V，某組分濃度為C，微元時間內濃度變化為dC，透過液量為dV。那麼，根據物料衡算，可以得到截留率的積分式為：R = (In Cr / C0) / (In Vr / V0) x 100%。這裡的Cr是截留液濃度，Vr是截留液體積，V0是進料液體積。
在實際套用中，通常使用的是表觀截留率，這是因為膜界面濃度（Cm）不易測定。歐洲膜科學技術學會1986年頒布的「壓力推動膜運行術語」中，截留率的定義是以截留液濃度為基準，計算公式為：R = (1 - C0 / Cr) x 100%。這種計算方法與基於透過液濃度的計算方法不同，因為截留液濃度總是大於料液濃度，所以相同的實驗可能會得出差別較大的截留率。
截留率的範圍通常在0%到100%之間。100%截留率表示溶質全部被膜截留，這是理想的半滲透膜的情況；而0%截留率則表示全部溶質透過膜，沒有分離作用。