การแพร่กระจายเกิดขึ้นเมื่อการเคลื่อนที่ของโมเลกุลแบบสุ่มทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่และผสมเข้าด้วยกัน การเคลื่อนไหวแบบสุ่มนี้ขับเคลื่อนโดยพลังงานความร้อนที่มีอยู่ในสภาพแวดล้อมโดยรอบ อัตราการแพร่กระจายซึ่งทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่ตามธรรมชาติจากความเข้มข้นสูงไปยังความเข้มข้นต่ำเพื่อค้นหาการกระจายตัวที่สม่ำเสมอหรือ "สมดุล" ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ
หกเงื่อนไขทางกายภาพและสิ่งแวดล้อมควบคุมอัตราการแพร่ สี่สิ่งเหล่านี้ใช้ได้กับการแพร่ทุกประเภท และอีกสองรายการใช้เฉพาะกับการแพร่ผ่านเมมเบรนเท่านั้น มวลของโมเลกุลเป็นปัจจัยสำคัญ เนื่องจากโมเลกุลที่เล็กกว่ามีความเร็วสุ่มสูงกว่าสำหรับอุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนด และความเร็วสุ่มที่สูงขึ้นสอดคล้องกับการแพร่กระจายที่เร็วขึ้น ในทำนองเดียวกัน อุณหภูมิแวดล้อมส่งผลต่อการแพร่เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นนำไปสู่ความเร็วสุ่มที่สูงขึ้น โมเลกุลแบบกระจายจะไหลจากความเข้มข้นสูงไปสู่ความเข้มข้นต่ำ และอัตราการแพร่จะเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นต่างกันมากกว่า อัตราการแพร่กระจายลดลง แต่เมื่อโมเลกุลต้องเดินทางในระยะทางไกลกว่าเพื่อค้นหาสมดุล
ปัจจัยสองประการที่จำเพาะต่อการแพร่กระจายผ่านเมมเบรนคือพื้นที่ผิวและการซึมผ่าน เมมเบรนที่มีพื้นที่ผิวเล็กกว่าหรือการซึมผ่านที่ต่ำกว่าจะขัดขวางการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและทำให้เกิดการแพร่ช้าลง