דיפוזיה מתרחשת בכל פעם שתנועה מולקולרית אקראית גורמת למולקולות לנוע ולהתערבב יחד. תנועה אקראית זו מונעת על ידי אנרגיית החום הקיימת בסביבה הסובבת. קצב הדיפוזיה - שגורם למולקולות לעבור באופן טבעי מריכוז גבוה לריכוז נמוך בחיפוש אחר התפלגות אחידה או "שיווי משקל" - תלוי בכמה גורמים.
שישה תנאים פיזיים וסביבתיים שולטים בקצב הדיפוזיה. ארבעה מהם חלים על כל סוגי הדיפוזיה, ושניים חלים רק על דיפוזיה דרך קרום. מסת המולקולות היא גורם עיקרי מכיוון שלמולקולות קטנות יותר יש מהירות אקראית גבוהה יותר לטמפרטורת סביבה נתונה, ומהירויות אקראיות גבוהות יותר תואמות דיפוזיה מהירה יותר. באופן דומה, טמפרטורת הסביבה משפיעה על דיפוזיה מכיוון שטמפרטורות גבוהות מובילות למהירויות אקראיות גבוהות יותר. מולקולות מפוזרות זורמות מריכוז גבוה לריכוז נמוך, וקצב הדיפוזיה עולה כאשר ההבדל בריכוז גדול יותר. אולם קצב הדיפוזיה יורד כאשר מולקולות חייבות לעבור מרחק רב יותר בחיפוש אחר שיווי משקל.
שני הגורמים המיוחדים לדיפוזיה דרך קרום הם שטח פנים וחדירות. קרום בעל שטח פנים קטן יותר או חדירות נמוכה יותר יכשיל את התנועה המולקולרית וכך יוביל להתפשטות איטית יותר.