Diffusion opstår, når tilfældig molekylær bevægelse får molekyler til at bevæge sig og blandes sammen. Denne tilfældige bevægelse drives af den varmeenergi, der findes i det omgivende miljø. Diffusionshastigheden - som får molekyler til at bevæge sig naturligt fra høj koncentration til lav koncentration på jagt efter ensartet fordeling eller "ligevægt" - afhænger af flere faktorer.
Seks fysiske og miljømæssige forhold styrer diffusionshastigheden. Fire af disse gælder for alle typer diffusion, og to gælder kun for diffusion gennem en membran. Massen af molekyler er en vigtig faktor, fordi mindre molekyler har højere tilfældig hastighed for en given omgivelsestemperatur, og højere tilfældige hastigheder svarer til hurtigere diffusion. Tilsvarende påvirker omgivelsestemperatur diffusion, fordi højere temperaturer fører til højere tilfældige hastigheder. Diffusive molekyler strømmer fra høj koncentration til lav koncentration, og diffusionshastigheden stiger, når forskellen i koncentration er større. Diffusionshastigheden falder dog, når molekyler skal bevæge sig en længere afstand i deres søgen efter ligevægt.
De to faktorer, der er specielle for diffusion gennem en membran, er overfladeareal og permeabilitet. En membran med mindre overfladeareal eller lavere permeabilitet vil hindre molekylær bevægelse og dermed føre til langsommere diffusion.