膜分離には、一般に以下の式が成立する。N = k \ (x_{in}-x_{out}) （ただしN \ は膜透過流束、x \ は推進力、k \ は物質移動係数）この共通性に基づいて、一見別の理論に基づいて操作されていると思われがちな諸々の膜分離法を総合的にとらえた言葉だといえる。 膜分離は主に化学工学の分野で用いられ、単位操作の概念に強く関連している。
膜分離（まくぶんり、英: membrane separation）とは、液体または気体を選択性を持つ隔壁（膜）に通すことで目的物を濾し分ける操作の総称である。主な膜分離操作として、濾過や透析が挙げられる。物質移動の推進力は主に圧力差、濃度差、電位差である。
1942年、アドルフ・ヒトラー率いるドイツ第三帝国はその絶頂にあった。かつての友好関係を破棄して侵攻してきたナチスとソビエト連邦の戦いはドイツ軍が有利に運び、ソ連西部の一帯はドイツ軍の勢力圏と化していた。それでもなお、ドイツ軍は黒海・カスピ海方面の油田地帯を抑えるべく進軍を進め、その途上に横たわる大都市スターリングラードで激戦を繰り広げていたが、装備に勝るドイツ軍の前にソ連軍は消耗を強いられていた。ウラルの羊飼いであり、幼いころから祖父に狼を撃つことを仕込まれていたヴァシリ・ザイツェフは、今、赤軍に身を置いていた。しかし一兵士でしかないヴァシリは銃も与えられず、弾丸だけを渡される。そしてソ連軍による突撃がドイツ軍に撃退された後、ヴァシリと政治将校ダニロフは遺体の中に潜んで命を拾うが、ドイツの高級将校達が壊れた建物で寛ぐシーンを目撃する。ダニロフは絶好の機会と狙撃を試みるが、実戦の経験が浅く、銃に弾が装填されていないことも確認せずに、引き金を引くという未熟さを露呈してしまう。ダニロフはヴァシリのアドバイスを聞いて銃の操作に彼の方が長けていると判断し、ヴァシリに狙撃を任せる。ヴァシリは砲弾の爆発に狙撃を合わせるという巧妙な手段によって瞬時にドイツ軍の高級将校達と、ヴァシリの気配に気づいた護衛の兵士を殺害することに成功した。命を救われたダニロフはヴァシリを賞賛し、二人は親友となる。政治将校に狙撃の才能を認められたことで、ヴァシリの立場は一転する。広報係であるダニロフはヴァシリを有能な狙撃兵としてソ連共産党の機関紙で喧伝、狙撃によって次々とドイツ将兵を葬るヴァシリの活躍にソ連軍の士気は高揚、彼は一躍戦場の英雄となる。一方、ドイツ軍はヴァシリを仕留めるため、スターリングラードに狙撃の達人であるケーニッヒ少佐を派遣してくる。かつてケーニッヒ少佐の生徒だったクリコフを伴い、ケーニッヒ少佐をおびき出そうとしたヴァシリだが、逆にケーニッヒ少佐の罠にはまりクリコフを喪ってしまったことで動揺する。そんなヴァシリの支えとなったのが女兵士ターニャだった。ターニャの助けを借り、ついにケーニッヒ少佐への反撃に成功するヴァシリ。やがてターニャと結ばれたヴァシリは、彼女に「工場の責任者になりたい」という自分のささやかな夢を語る。しかし友人となった少年サーシャがスパイとしてケーニッヒ少佐の下に送り込まれていたこと、虚像の英雄としての自分が独り歩きしていること、そしてターニャを巡り、ヴァシリとダニロフの間には軋轢が生じてしまう。英雄へと祭り上げられることに困惑し、ケーニッヒ少佐との対決に怯えを見せるヴァシリ。ユダヤ人であるため家族をドイツ軍に殺され復讐心を露わにするターニャ、同じくユダヤ人でありナチスに立ち向かいながらも反ユダヤ的なスターリン主義に鬱屈していくダニロフ。ヴァシリなら勝ってくれるのだと無邪気に信じ、そのためにスパイ行為を続けるサーシャ。そして軍人だった息子をソ連兵の狙撃で失い、仇を討つべく淡々と行動を続けるケーニッヒ少佐。やがてサーシャからの情報でケーニッヒ少佐の待ち伏せを察知し、逆に待ち伏せを仕掛けるヴァシリだが連日の疲労から居眠りをした事で狙撃記録を奪われ、ドイツ軍から戦死したと誤認される。ドイツ軍によるヴァシリ戦死のプロパガンダを聞いて心配するターニャは、帰還したヴァシリの姿を見て感極まって抱きついてしまう。その姿を目にしたダニロフは、嫉妬にかられてヴァシリを批判する手紙を書いてしまう。ヴァシリ戦死の報を受け、ケーニッヒ少佐はベルリンに戻るよう命令される。しかしヴァシリとの対決にこだわるケーニッヒ少佐は、戦死を利用されないよう自身の認識票や勲章を全て返上し、命令を無視し、一人の男としてヴァシリとの対決に挑む。一方のヴァシリも死んでしまった英雄として、ドイツ軍の総攻撃に対抗するソ連軍の戦線から離れ、やはり一人の男としてケーニッヒ少佐を迎え撃つ。ケーニッヒ少佐はサーシャがスパイであることを見抜き、彼を処刑して囮にする事でヴァシリをおびき出す。ケーニッヒ少佐に挑むヴァシリを見たターニャは、ダニロフにサーシャの母親を避難させるように頼み込む。ダニロフはサーシャの母親とともにターニャを避難船に乗り込ませようとするが、途中で砲撃を受けてターニャが吹き飛ばされてしまう。意識を失ったまま避難船に乗せられるターニャの姿を見て自分の行動を後悔したダニロフは、ヴァシリのもとに戻って自分が囮となることを告げる。ヴァシリの制止を無視して飛び出したダニロフはケーニッヒ少佐に撃ち殺され、相手がヴァシリかどうか確認するために姿を表したケーニッヒ少佐にヴァシリは狙いを定める。自分の死を悟ったケーニッヒ少佐は脱帽し、初めて互いに顔を合わせたヴァシリに射殺される。やがてドイツの撤退とソ連の勝利に沸くスターリングラードで、ヴァシリは軍病院を訪れる。そこには入院しているターニャの姿があった。