Zwykle obliczana jako proporcja rozpuszczonych cząstek na litr płynu, osmolarność osocza może odpowiadać za stężenia substancji takich jak sód, glukoza, mocznik lub chlorek we krwi. Osmolalność jest podobnym pomiarem, z tą różnicą, że zazwyczaj mierzy się ją w kilogramach. Stężenie substancji rozpuszczonej jest zwykle mierzone liczbą jednostek zwanych osmolami w osoczu. Sole i różne inne jony są regularnie przepuszczane przez organizm w ilościach, które mogą szybko wzrastać lub spadać. Wzrost osmolarności osocza może być oznaką odwodnienia lub choroby, podczas gdy znaczny spadek często oznacza inne problemy medyczne.
Chociaż oba są wyrażone w różnych rozmiarach objętości, osmolarność osocza można matematycznie obliczyć na podstawie osmolalności za pomocą równania. Obliczenie osmaolarności roztworu na ogół obejmuje liczbę, która odpowiada za dysocjację roztworu od cząstek substancji rozpuszczonej. Uwzględniono również liczbę cząstek, stężenie substancji rozpuszczonej oraz wartość reprezentującą rzeczywisty rodzaj materiału rozpuszczonego w roztworze. Przyrząd zwany osmometrem służy do pomiaru właściwości i innych właściwości płynu.
Osmolarność osocza ogólnie wpływa na przepływ wody do i z błon komórkowych. Półprzepuszczalna błona komórki jest zwykle regulowana przez osmolarność płynu na zewnątrz komórki, która jest równa tej pomiędzy. Kiedy osmolarność wzrasta, zwykle wydzielany jest hormon antydiuretyczny (ADH), normalnie wydzielany przez podwzgórze w mózgu. Może powodować ponowne wchłanianie wody przez organizm, co skutkuje niższym stężeniem osocza krwi i wyższym stężeniem moczu. Hormon jest czasami wydzielany w większych ilościach niż normalnie, zwłaszcza u osób z niektórymi postaciami cukrzycy.
Zmiany poziomu ADH zazwyczaj wpływają na sposób, w jaki nerki kontrolują wydalanie wody, a zmiany w osmolarności osocza można dostosować w ciągu 20 minut. Oprócz osmolarności osocza można zmierzyć poziom cząstek rozpuszczonych w moczu i stolcu. Stany takie jak odwodnienie, choroba nerek, niewydolność serca i hiperglikemia są czasami diagnozowane przez monitorowanie ich stężenia substancji rozpuszczonych. Znaczące zmiany w osmolarności mogą zakłócać funkcję komórki i objętość wewnętrzną, a komórki mogą nawet umrzeć, jeśli efekt jest wystarczająco silny.
Jeśli osmolarność osocza wzrośnie tylko o 2%, może wywołać pragnienie. Dodatkowy pomiar, zwany przerwą osmotyczną, jest wykonywany przez porównanie różnicy między pomiarem laboratoryjnym a rzeczywistym obliczeniem. Kiedy to się zwiększa, może wskazywać na spożycie różnych innych związków, takich jak metanol.