Η ουσία, η κατάσταση και η παρουσία μιας μεμβράνης είναι οι κύριες διαφορές μεταξύ διάχυσης και όσμωσης. Η διάχυση περιλαμβάνει τη μετακίνηση σωματιδίων από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλότερης συγκέντρωσης. Η όσμωση είναι ένας τύπος διάχυσης, αλλά περιλαμβάνει μόνο την κίνηση του νερού σε μια ημιδιαπερατή μεμβράνη από μια περιοχή που περιέχει χαμηλή συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας σε μια περιοχή που περιέχει υψηλή συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας.
Η διάχυση και η όσμωση είναι αμφότερες οι μορφές παθητικής μεταφοράς, στις οποίες ένα σύστημα δεν απαιτεί ενέργεια για να πραγματοποιήσει τη διαδικασία. Σε διάχυση, αυτή η διαδικασία μπορεί να συμβεί ουσιαστικά με οποιαδήποτε ουσία σε οποιαδήποτε κατάσταση, συμπεριλαμβανομένων στερεών, υγρών και αερίων. Για παράδειγμα, το ήλιο που απελευθερώνεται από ένα μπαλόνι μπορεί να διαχέεται στον αέρα, ενώ μια σταγόνα βαφής στο νερό θα διαχέεται σταδιακά σε όλο το δοχείο. Τα στερεά μπορεί να παρουσιάσουν διάχυση, όπως στην περίπτωση του χλωριούχου νατρίου που διαλύεται και διαχέεται στο νερό. Πειράματα έχουν επίσης διαπιστώσει ότι τα στερεά μπορούν να διαχυθούν σε άλλα στερεά, αλλά αυτό δεν παρατηρείται εύκολα επειδή οι ρυθμοί διάχυσης είναι πολύ πιο αργοί από αυτούς των υγρών και των αερίων.
Η Όσμωση περιγράφει μόνο την κίνηση του νερού. Περιλαμβάνει συγκεκριμένα τη διάχυση του νερού σε μια ημιπερατή μεμβράνη, όπως μια κυτταρική μεμβράνη. Η όσμωση απαιτεί επίσης το νερό να βρίσκεται σε υγρή κατάσταση και όχι σε στερεό πάγο ή αέρια υδρατμούς.
Κατά τη διαδικασία όσμωσης, το νερό αντιμετωπίζεται ως μόριο διαλύτη και όλες οι άλλες ουσίες αντιμετωπίζονται ως διαλυμένες ουσίες. Το νερό ταξιδεύει από μια περιοχή που περιέχει χαμηλές ποσότητες διαλυμένης ουσίας σε μια μεμβράνη σε μια περιοχή με υψηλότερες ποσότητες διαλυμένης ουσίας. Γενικά, οι διαλυμένες ουσίες διαχωρίζονται από τη μεμβράνη, η οποία παραμένει διαπερατή στο νερό αλλά αδιαπέρατη από τα διαλυμένα υλικά, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορούν να διασχίσουν τη διαμέτρησή της. Η διάχυση και η όσμωση διαφέρουν με αυτόν τον τρόπο, καθώς η διάχυση περιγράφει την κίνηση των διαλυμένων ουσιών μέσω ενός διαλύτη, ενώ η όσμωση περιγράφει την κίνηση του ίδιου του διαλύτη.
Μια άλλη διαφορά μεταξύ διάχυσης και όσμωσης περιλαμβάνει το γεγονός ότι η όσμωση πρέπει να πραγματοποιηθεί πάνω από τη μεμβράνη ενώ η διάχυση μπορεί να συμβεί οπουδήποτε σε οποιοδήποτε μέγεθος χώρου. Η όσμωση επίσης συμβαίνει συχνά με βραδύτερο ρυθμό από τη διάχυση κατά μέσο όρο, αφού η διάχυση περιλαμβάνει αέρια κίνηση που είναι πολύ ταχύτερη από την κίνηση του υγρού. Η διάχυση παρατηρεί επίσης την κίνηση των σωματιδίων προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, ενώ η όσμωση επικεντρώνεται μόνο στην κίνηση του νερού προς μία κατεύθυνση κατά μήκος της μεμβράνης.