La diffusione si verifica ogni volta che il movimento molecolare casuale fa sì che le molecole si muovano e si mescolino insieme. Questo movimento casuale è alimentato dall'energia termica presente nell'ambiente circostante. La velocità di diffusione - che fa sì che le molecole si muovano naturalmente da un'alta concentrazione a una bassa concentrazione alla ricerca di una distribuzione uniforme o "equilibrio" - dipende da diversi fattori.
Sei condizioni fisiche e ambientali regolano il tasso di diffusione. Quattro di questi sono applicabili a tutti i tipi di diffusione e due si applicano solo alla diffusione attraverso una membrana. La massa delle molecole è un fattore importante, perché le molecole più piccole hanno una velocità casuale più elevata per una data temperatura ambiente e velocità casuali più elevate corrispondono a una diffusione più rapida. Allo stesso modo, la temperatura ambiente influisce sulla diffusione perché temperature più elevate portano a velocità casuali più elevate. Le molecole diffondenti fluiscono da una concentrazione elevata a una concentrazione bassa e la velocità di diffusione aumenta quando la differenza di concentrazione è maggiore. La velocità di diffusione diminuisce, tuttavia, quando le molecole devono percorrere una distanza maggiore nella ricerca dell'equilibrio.
I due fattori che sono particolari per la diffusione attraverso una membrana sono l'area superficiale e la permeabilità. Una membrana con una superficie più piccola o una permeabilità inferiore ostacolerà il movimento molecolare e quindi porterà a una diffusione più lenta.