Dyfuzja to proces, w którym atomy lub cząsteczki przemieszczają się z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu. Na szybkość dyfuzji wpływa szereg czynników, do których należy temperatura, stężenie i masa cząsteczkowa. Dyfuzja jest ważnym procesem zachodzącym w ludzkim ciele i ma zasadnicze znaczenie dla transportu cząsteczek w wielu narządach, w tym w płucach, nerkach, żołądku i oczach.
Płuca posiadają miliony maleńkich worków powietrznych zwanych pęcherzykami płucnymi, z których każdy jest w bliskim kontakcie z naczyniami włosowatymi. Gdy powietrze jest wdychane do pęcherzyków, nadmuchuje się, a tlen dyfunduje przez ścianę pęcherzyków do naczyń włosowatych. Jednocześnie dwutlenek węgla, który jest produktem ubocznym oddychania, dyfunduje z naczyń włosowatych do pęcherzyków płucnych. Gdy osoba wydycha powietrze, pęcherzyki opróżniają się, a dwutlenek węgla jest wydychany z płuc.
Nerki usuwają produkty przemiany materii i pomagają regulować stężenie jonów i innych małych cząsteczek. Nerki składają się z milionów małych struktur cylindrycznych zwanych nefronami, które kończą się półprzepuszczalną strukturą ścianową zwaną kłębuszkiem nerkowym. Krew zawierająca odpady jest kierowana przez węzeł naczyń krwionośnych otoczonych kłębuszkiem nerkowym. Małe cząsteczki, takie jak woda, sód i glukoza potasowa, mogą przenikać przez kłębuszki nerkowe do nefronu. Zbiorcza nazwa materiału przechodzącego do nefronu to filtrat. Chociaż filtrat zawiera dużą ilość produktów przemiany materii, zawiera również cząsteczki, takie jak glukoza, które mogą być ponownie wykorzystane przez organizm. Kanalika nefronu otoczona jest naczyniami włosowatymi o niskim stężeniu użytecznych cząsteczek. Dyfuzja umożliwia tym cząsteczkom ponowne wejście do krwiobiegu. Pozostałe cząsteczki odpadów w kanaliku są przekształcane w mocznik.
Jelito cienkie jest częścią przewodu pokarmowego i odpowiada za trawienie pokarmu i wchłanianie składników odżywczych. Wyściółka jelita cienkiego jest pokryta komórkami nabłonka z maleńkimi włosopodobnymi mieszkami, znanymi jako mikrokosmki. Lipidy mogą dyfundować bezpośrednio do komórek nabłonka wyściełającego jelito cienkie, gdzie są następnie przetwarzane przez organelle. Inne cząsteczki, takie jak aminokwasy, są przenoszone do komórek nabłonka w procesie znanym jako ułatwiona dyfuzja. W tym procesie specjalne białka transferowe w błonach komórek nabłonka pomagają usunąć cząsteczki z jelita cienkiego.
Rogówka w oku nie posiada naczyń krwionośnych dostarczających tlen do jej komórek. To sprawia, że oko jest niezwykłe, ponieważ zamiast tego uzyskuje wymagany tlen przez dyfuzję z atmosfery. Tlen najpierw rozpuszcza się we łzach oka, a następnie dyfunduje do rogówki. Podobnie odpady dwutlenku węgla dyfundują z rogówki do atmosfery.