Diffusion tritt immer dann auf, wenn eine zufällige Molekülbewegung dazu führt, dass sich Moleküle bewegen und sich vermischen. Diese zufällige Bewegung wird durch die in der Umgebung vorhandene Wärmeenergie angetrieben. Die Diffusionsrate – die bewirkt, dass sich Moleküle auf der Suche nach einer gleichmäßigen Verteilung oder einem „Gleichgewicht“ auf natürliche Weise von hoher Konzentration zu niedriger Konzentration bewegen – hängt von mehreren Faktoren ab.
Sechs physikalische und Umweltbedingungen bestimmen die Diffusionsgeschwindigkeit. Vier davon gelten für alle Arten von Diffusion und zwei gelten nur für die Diffusion durch eine Membran. Die Masse der Moleküle ist ein wichtiger Faktor, da kleinere Moleküle bei einer gegebenen Umgebungstemperatur eine höhere Zufallsgeschwindigkeit aufweisen und höhere Zufallsgeschwindigkeiten einer schnelleren Diffusion entsprechen. In ähnlicher Weise beeinflusst die Umgebungstemperatur die Diffusion, da höhere Temperaturen zu höheren Zufallsgeschwindigkeiten führen. Diffundierende Moleküle fließen von hoher Konzentration zu niedriger Konzentration, und die Diffusionsgeschwindigkeit nimmt zu, wenn der Konzentrationsunterschied größer ist. Die Diffusionsgeschwindigkeit nimmt jedoch ab, wenn Moleküle bei ihrer Suche nach Gleichgewicht eine längere Strecke zurücklegen müssen.
Die beiden Faktoren, die für die Diffusion durch eine Membran charakteristisch sind, sind die Oberfläche und die Permeabilität. Eine Membran mit kleinerer Oberfläche oder geringerer Permeabilität behindert die molekulare Bewegung und führt somit zu einer langsameren Diffusion.