Adsorption bezieht sich auf die Anhaftung von Ionen, Molekülen oder Teilchen an die Membranoberflächen (intern und extern). Bei der Tangtialstromfiltration verringert die Adsorption in der Regel den Flux und den Rückhalt.
Die Tendenz zur Bildung einer adsorbierten Schicht auf der Membranoberfläche kann von der Beschaffenheit der Membranoberfläche abhängen. Typischerweise adsorbieren hydrophile Oberflächen weniger als die hydrophoben Oberflächen. In der Ultrafiltration und Mikrofiltration von proteinreichen Flüssigkeiten kommt es häufig zur Adsorption von Proteinen an der äusseren, aber auch an der inneren Membranoberfläche (Matrix). Dieser Effekt tritt auf, weil viele Membranmaterialien hydrophobe oder geladene Oberflächen besitzen, die mit den funktionellen Gruppen der Proteine physikalisch (z. B. Van-der-Waals-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindungen) oder elektrostatisch wechselwirken. Die Folge ist, dass sich Proteine anlagern – ein Vorgang, der als Fouling bezeichnet wird. Dies führt zu einer Reduktion des Membranflusses (Permeatstrom) und einer Erhöhung des Rückhaltes.