Dyfuzja jest procesem samorzutnym. Polega na rozprzestrzenianiu się cząsteczek jednej substancji w głąb drugiej na skutek bezładnego ruchu cieplnego cząsteczek materii. Dyfuzja jest zjawiskiem występującym w każdym stanie skupienia materii, powoduje mieszanie się różnych gazów, cieczy i ciał stałych. Oczywiście najłatwiej dyfuzja zachodzi w przypadku gazów, gdzie mamy do czynienia z małą koncentracją cząsteczek. Dla ciał stałych szybkość dyfuzji jest najmniejsza. Szybkość dyfuzji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.
Celem dyfuzji jest wyrównanie stężeń w układzie dwóch faz i utworzenie w miarę możliwości jednorodnych roztworów.
Zjawisko dyfuzji można tłumaczyć na gruncie termodynamiki - mówi się wtedy o tzw. siłach kierujących, które są związane z różną koncentracją. Dyfuzję tłumaczy również teoria mikroskopowej budowy ciał.
Najbardziej złożony mechanizm ma dyfuzja w ciałach stałych. Zachodzi m.in. przez wymianę pary lub grupy atomów.
Dyfuzja cząstek może zachodzić w jednym lub w dwóch kierunkach.
Przykładem dyfuzji jednokierunkowej jest np. zjawisko osmozy, czyli przepływu cząsteczek rozpuszczalnika z roztworu o mniejszym do roztworu o większym stężeniu przez błonę półprzepuszczalną.
Dzięki zjawisku dyfuzji możliwy jest proces oddychania. Jest to dyfuzja przez barierę pęcherzykowo - włośniczkową między środowiskiem gazowym pęcherzyków płucnych a środowiskiem płynnym krwi we włośniczkach. Dyfuzja tlenu odbywa się jednokierunkowo, z pęcherzyków do krwi, a dyfuzja dwutlenku węgla odwrotnie.
Dyfuzja dwukierunkowa to mieszanie się gazów w każdym stosunku i tworzenie roztworów ciekłych w granicach rozpuszczalności lub wzajemnej mieszalności składników.
Zjawisko dyfuzji wykorzystywane jest w wielu procesach technologicznych, np. w produkcji elektronicznych elementów półprzewodnikowych. Powszechne jest też wykorzystywanie dyfuzyjnych pomp próżniowych
