Nanofiltrace patří mezi tlakovými membránovými procesy k těm nejnovějším. Nanofiltrační membrány se pohybují na hranici rozeznatelných pórů o velikosti 1-3 nm a většinou nesou funkční slupiny se záporným nábojem. Selektivita nanofiltrace je dána různou rychlostí rozpouštění látek v polymeru a různou rychlostí difuse látek polymerem. Nanofiltrací se separují nízkomolekulární organické látky, velikost separovaných látek se udává spíše v jednotkách molekulární hmotnosti než ve velikostech. Nanofiltrace separuje látky přibližně do 102-104 Da, což odpovídá např. molekulám cukrů, barviv, pesticidů a herbicidů.
Požadavky na tlak jsou o dost vyšší než u ultrafiltrace, vzhledem k tomu, že se začíná se projevovat osmotický tlak, pohybují se řádově v desítkách barů.
Největšími aplikacemi jsou vzhledem ke schopnosti selektivně zachycovat ionty s vyšším nábojem změkčování vody, dále potom odstraňování pesticidů při výrobě pitné vody, čištění odpadních vod z organických syntéz, odsolování barviv po diazotaci či čištění skládkových vod.
Moduly se používají téměř výhradně spirálně vinuté, výjimečně deskové či dutá vlákna, téměř vždy však vyrobené z polymerního materiálu a obsahující funkční skupinu.
Firma MemBrain použila nanofiltraci v kombinaci s reverzní osmózou u některých pilotních jednotek, které byly použity pro zpracování syrovátky a důlních či skládkových vod.