La microfiltrazione è il processo più costoso tra quelli utilizzati per l'isolamento degli integratori proteici a base di siero proteine, ma è anche quello che in assoluto è in grado di meglio preservare l'integrità e presenza delle frazioni proteiche bio-attive che determinano la qualità della proteina stessa. La microfiltrazione prevede l'uso di membrane filtranti con fori microscopici. Questo metodo è stato messo appunto per prevenire le problematiche di denaturazione proteica riscontrate con lo scambio ionico, risultando la modalità migliore per preservarne la qualità. Il siero di latte ottenuto nella prima fase della lavorazione mediante ultrafiltrazione (dal quale si ricavano le WPC) viene convogliato in un'apparecchiatura che, utilizzando un sistema di filtri a membrana, procede ad un'ulteriore filtrazione progressiva attraverso la quale vengono eliminate altre particelle indesiderate, tra cui minerali, lipidi e lattosio. Con questo sistema, vengono mantenute intatte tutte le frazioni proteiche principali (65% β-lattoglobuline, 25% α-lattoalbumine, 8% siero albumine, immunoglobuline, lattoferrine e molecole minori) nel loro stato bioattivo naturale, se questo avviene a freddo, cioè a basse temperature. Ciò implica un migliore profilo amminoacidico, e una preservazione delle microfrazioni che compongono il 2% circa del siero, molte delle quali utili per il sistema immunitario. Le WPI per CFM riescono a trattenere un maggior contenuto di calcio e ridurre l'apporto di sodio, nonché migliorarne la solubilità. Un basso contenuto di sodio, responsabile di una maggiore ritenzione di liquidi, è indice di una buona qualità della lavorazione; mentre il calcio si rivela utile per migliorare la mineralizzazione dell'osso e prevenire la sua disgregazione, oltre che per favorire i processi di dimagrimento. Al momento il CFM è il migliore metodo in assoluto tra quelli a disposizione per i processi sia di concentrazione quanto di isolamento proteico. Infatti, similmente allo scambio ionico questo metodo produce un isolato proteico altamente concentrato (85-90%), con percentuali di lattosio e grassi inferiori al 1%. A differenza delle proteine isolate mediante scambio ionico, le proteine microfiltrate risultano al 99% non denaturate e mantengono tutte le importanti bio-attive frazioni peptidiche proprie del siero del latte non denaturato e, rispetto alle proteine ultrafiltrate (WPC), garantiscono percentuali proteiche superiori, e componenti extraproteiche minori. Lo svantaggio principale delle proteine del siero microfiltrate in confronto allo scambio ionico è che i tipi filtrati in genere non raggiungono lo stesso livello di purezza, e il loro costo può arrivare al doppio delle WPC. Le proteine del siero isolate per microfiltrazione hanno di base una media dell'86,5% di contenuto proteico contro il 90% o superiore di quelle a scambio ionico. Inoltre il flusso incrociato evita di modificare il contenuto delle varie frazioni proteiche, come ad esempio le β-lattoglobuline e le α-lattoalbumine, cosa che invece viene causata dallo scambio ionico.