כאשר יש כשל כלייתי כרוני, ישנה הצטברות של פסולת רעילה בגוף ועודף נוזלים שהכליות אינן מצליחות לפנות. במצב זה יזדקק הילד לטיפול שיחליף את פעולת הכליות, שהם השתלת כליה או דיאליזה. ישנן שתי שיטות של טיפול דיאליזה – המודיאליזה ודיאליזה צפקית (פריטוניאלית). צוות יחידת דיאליזה ילדים כולל רופאים מומחים לנפרולוגיה ילדים, אחיות דיאליזה ילדים, עובדת סוציאלית וצוות חינוך. הילד והמשפחה עוברים הדרכה והכנה לטיפול בדיאליזה על ידי הצוות הרב תחומי.
המודיאליזה היא שיטה לניקוי הרעלים מהגוף דרך הדם, בעזרת מכונה, שתפקידה לסנן ולאזן את המומסים בדם.
לשם ביצוע המודיאליזה יש צורך בהכנסת קטטר ורידי מרכזי. פעולה זו נעשית על ידי מומחה לרדיולוגיה פולשנית במכון אנגיוגרפיה, תחת הרדמה. לאחר הכנסת הקטטר ניתן להשתמש בו מיידית לטיפול דיאליזה. חלק מהילדים זקוקים לדיאליזה דחופה לטווח קצר, עד להתאוששות הכליות. ילדים עם אי ספיקה כליות לא הפיכה יזדקקו לדיאליזה עד להשתלת כליה, שהיא הפתרון המועדף לטווח ארוך. כשיש צורך בהמודיאליזה ממושכת, יש עדיפות לבצעה דרך פיסטולה עורקית -ורידית, שנעשית בניתוח על ידי כירורג כלי דם.
הטיפול בהמודיאליזה מתבצע בתוך היחידה על ידי אחיות הדיאליזה 3-4 ימים בשבוע, כל טיפול אורך כ-4 שעות. יש צורך להקפיד על הגבלות תזונתיות והגבלת שתיה, על מנת למנוע הצטברות נוזלים בין טיפולים. במהלך הטיפול הצוות החינוכי והטיפולי עובד עם הילדים, וניתן גם לאכול או לישון. כל הבדיקות הנחוצות, כולל הכנות להשתלת כליה, מתבצעות במהלך הטיפול או בסמוך אליו בבית החולים.