Tốc độ mà các phân tử khuếch tán qua màng tế bào tỷ lệ thuận với gradient nồng độ. Điều này áp dụng cho sự khuếch tán đơn giản, được điều chỉnh bởi định luật Fick.
Khi gradient nồng độ bên ngoài tế bào nặng hơn, các chất sẽ khuếch tán vào tế bào ở nơi nó thấp hơn. Định luật Fick áp dụng cho các phân tử nhỏ không phân cực, chúng chuyển động khuếch tán theo phương trình (Cout - Cin) /Dx. Cout và Cin là nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào, và Dx là độ dày của thành tế bào. Khi Cout cao hơn Cin, gradien nồng độ là dương, do đó thể tích thực của chất sẽ di chuyển qua thành tế bào và vào trong tế bào.
Để tính tốc độ khuếch tán, phương trình dn /dt = P x A X (dC /dx) là cần thiết. Trong phương trình này, A là diện tích màng và P là hằng số thấm. Hằng số P phụ thuộc vào độ hòa tan và kích thước lipid của phân tử.
Trong khuếch tán thuận lợi, quá trình gradient nồng độ phức tạp hơn. Tăng thể tích chất tan khi nồng độ cao không làm thay đổi tốc độ khuếch tán. Điều này là do sự khuếch tán thuận lợi đòi hỏi các protein mang và có một số lượng tối đa (Vmax). Biến số K ảnh hưởng đến tốc độ bão hòa của protein mang. Các đặc tính của phân tử ảnh hưởng đến cả K và Vmax.
