溶液中的一切分子都處于不斷的熱運動中。這種分子運動的平均動能，與溶液的絕對溫度成正比。在溫度恒定的情況下，分子因運動而離開某一小區的量，與此物質在該區域中的濃度（以mol/L計算）成正比。因此，如設想兩種不同濃度的同種物質的溶液相鄰地放在一起，則高濃度區域中的溶質分子將有向低濃度區域的凈移動，這種現象稱為擴散。物質分子移動量的大小，可用通量表示，它指某種物質在每秒內通過每平方厘米的假想平面的摩爾或毫爾數。在一般條件下，擴散通量與所觀察平面兩側的濃度差成正比；如果所涉及的溶液是含有多種溶質的混合溶液，那么每一種物質的移動方向和通量，都只決定于各該物質的濃度差，而與別的物質的濃度或移動方向無關。但要注意的是，在電解質溶液的情況下，離子的移動不僅取決于該離子的濃度也取決于離子所受的電場力。

　　在生物體系中，細胞外液和細胞內液都是水溶液，溶于其中的各種溶質分子，只要是脂溶性的，就可能按擴散原理作跨膜運動或轉運，稱為單純擴散。這是一種單純的物理過程，區別于體內其他復雜的物質轉運機制。但單純擴散不同于上述物理系統的情況是：在細胞外液和細胞內液之間存在一個主要由脂質分子構成的屏障，因此某一物質跨膜通量的大小，除了取決于它們在膜兩側的濃度外，還要看這些物質脂溶性的大小以及其他因素造成的該物質通過膜的難易程度，這統稱為膜對該物質的通透性。

　　人體體液中存在的脂溶性物質的數量并不很多，因而靠單純擴散方式進出細胞膜的物質也不很多。比較肯定的是氧和二氧化碳等氣體分子，它們能溶于水，也溶于脂質，因而可以靠各自的濃度差通過細胞膜甚或肺泡中的呼吸膜。體內一些甾體（類固醇）類激素也是脂溶性的，理論上它們也能夠靠單純擴散由細胞外液進入胞漿，但由于分子量較大，近來認為也需要膜上某種特殊蛋白質的“協作”，才能使它們的轉運過程加快。