반투막은 용액이나 기체 혼합물에 대하여 일부 성분은 통과시키지만 다른 성분은 통과시키지 않는 막이다.

간단히 말해 일정한 용액 속 입자(분자·이온 등)만을 통과시키고, 그보다 큰 입자는 통과시키지 않는 막이다. 다공성(多孔性)의 막은 주로 막 자체의 구멍의 크기에 따른 반투성(半透性)을 나타내며 특히 거의 크기가 일정한 구멍을 가진 막은 투과시키는 용질의 크기가 정해지므로 이러한 막은 크기에 따른 물질 분리의 방법으로 이용된다. 즉, 반투막에는 무수히 많은 미세한 구멍이 뚫려 있어 구멍보다 작은 물질은 통과되고 구멍보다 큰 물질은 통과하지 못하는 원리로 만들어졌다. 예를 들어, 계란을 식초 물에 하루 정도 담가두면 껍질만 사라지고 얇은 막만 남게 되는데 그 얇은 막이 반투막이다. 또, 단백질이나 콜로이드 용액을 셀로판막 또는 콜로디온 막으로 싸서 물속에 매달아 두면, 단백질이나 콜로이드에 함유되어 있는 불순물인 염 등은 이 막을 통과하여 물 쪽으로 가지만, 단백질이나 콜로이드는 통과하지 못하며, 이 방법을 투석이라 한다. 하지만 구멍이 반투막의 결정적인 요인이라 할 수 없다. 예를 들어 고무막은 물 분자는 통과시키지 않지만 물 분자 보다 큰 벤젠은 통과시키는 것에서 알 수 있다.

종전에는 페로시안화구리의 침전막이나 콜로디온막 이외에 파치먼트지(紙)나 방광막(膀胱膜) 등이 사용되었으나 고분자 화학의 발전과 더불어 재생 셀룰로스(셀로판)·아세틸셀룰로스나 폴리아크릴로니트릴·폴리설폰 등 합성고분자막(合成高分子膜)으로 여러 가지 크기의 구멍이 만들어져 투석(透析)·여과·한외여과(限外濾過) 등에 의한 분리·정제(精製)의 목적으로 널리 사용되고 있다. 비투과성의 용질을 포함하는 용액과 순용매(純溶媒)를 반투막으로 칸막이하면 용매분자가 반투막을 통과, 용액 쪽으로 이동(침투)하여 막을 사이에 두고 삼투압(渗透壓)이 생긴다. 삼투압은 용액의 몰농도로 생기므로 여기서 용질의 분자량을 구할 수 있다. 용매분자만을 통과시키고 용질분자를 완전히 통과시키지 않는 이상적 반투막의 개념은 19세기 후반 J. H. 반트호프가 열역학에 기초를 둔 용액의 물리화학을 구축할 때 중요한 역할을 했다.

반투막에는 방광막, 세포막과 같은 천연막과 셀로판막, 황산 종이와 같은 인공막이 있다. 그 중 셀로판지가 가장 많이 사용된다.