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La hemodiálisis sin duda ha cambiado el curso de la enfermedad renal crónica. Sin embargo, los pacientes aún siguen presentando altas tasas de complicaciones, hospitalizaciones y mortalidad, lo cual es atribuible a la eliminación incompleta de toxinas urémicas. Entre ellas destacan la β2-microglobulina, representativa de las moléculas medianas y que se relaciona con morbilidad y mortalidad desde etapas precoces de la enfermedad renal, y otras toxinas urémicas unidas a proteínas, como el sulfato de indoxilo y el sulfato de P-cresol, asociados a efectos adversos como daño cardiovascular e inflamación. La hemodiafiltración ha demostrado superioridad en la eliminación de toxinas como la β2-microglobulina y otros compuestos de peso molecular medio, que no son eficientemente eliminados por la hemodiálisis convencional, lo que se ha asociado a claros beneficios clínicos al aproximarse más a la función de un riñón normal. Esta revisión presenta un enfoque integral de las toxinas urémicas más relevantes y sus mecanismos de eliminación, destacando la importancia de la hemodiafiltración como una terapia de reemplazo renal avanzada para mejorar los resultados clínicos y la calidad de vida en los pacientes con enfermedad renal.