Diffuusiolla tarkoitetaan molekyylien liikkumista suuren pitoisuuden alueelta matalan pitoisuuden alueelle satunnaisella liikkeellä. Annettaessa riittävästi aikaa, molekyylien pitoisuus tulee lopulta tasaiseksi. Toisin kuin jotkut muut kemialliset reaktiot, diffuusioprosessin aloittamiseksi ei tarvita katalyyttiä yksittäisten molekyylien sisäisen energian vuoksi.
Molekyylit ovat jatkuvassa liikkeessä sisäisen energiansa vuoksi. Sisäinen energia on atomien ja molekyylien satunnainen liike mikroskooppisessa mittakaavassa. Kylpyamme, joka on täynnä vettä, voi näyttää täydellisesti liikkumattomalta, mutta kaikki sen veden molekyylit liikkuvat satoja jalkaa sekunnissa. Koska jokaisen molekyylityypin keskimääräinen sisäinen energia on kuitenkin erilainen, diffuusio tapahtuu eri nopeuksilla aineiden koostumuksesta riippuen.
Kuvittele astiassa kaksi erilaista kaasua, jotka on erotettu toisistaan. Hiilimonoksidi on toisella puolella ja happi toisella puolella. Vaikka liikettä ei ole näkyvissä, molekyylit törmäävät jatkuvasti esteeseen. Kun este poistetaan, molempien kaasujen molekyylit sekoittuvat ja siirtyvät korkean pitoisuuden alueelta matalaan pitoisuuteen - hiilimolekyylit siirtyvät sivulle, joka oli puhdasta happea. Lopulta koko astia täytetään yhdellä kaasulla, tässä tapauksessa hiilidioksidilla.