Sự khuếch tán xảy ra do sự dịch chuyển nhiệt của các nguyên tử hoặc phân tử, khiến các hạt này chuyển động ngẫu nhiên trong các môi trường khác nhau, chẳng hạn như chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí. Nói chung, các nguyên tử hoặc phân tử khuếch tán khỏi một khu vực có nồng độ cao hơn đến khu vực có nồng độ thấp hơn cho đến khi một chất có nồng độ đồng nhất.
Sự khuếch tán là một loại hình vận chuyển thụ động, được phân thành ba loại chính: đơn giản, thuận lợi và khuếch tán kênh. Tốc độ khuếch tán diễn ra bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố. Chúng bao gồm kích thước hạt, gradient nồng độ, độ hòa tan của hạt, khoảng cách di chuyển của hạt, nhiệt độ và diện tích bề mặt mà hạt có thể di chuyển. Sự khuếch tán không xảy ra khi một chất ở 0 độ Kelvin.