Osmotski tlak je volumetrijska sila koja se opire prirodnom procesu osmoze. Najčešće se spominje u ljudskoj biologiji, gdje živa stanica sadrži koncentriranu otopinu vode i određenih drugih elemenata koje odvaja od vanjskih otopina polupropusnom membranom. Prirodni proces osmoze teži izjednačavanju koncentracije otopljenih tvari u otopini propuštanjem otopine kroz takve membrane, a osmotski tlak je količina pritiska koju živa stanica vrši kako bi se oduprla toj sili. Takav pritisak štiti unutarnje komponente stanice od razrjeđivanja i štetnih otopina koje bi mogle proći kroz membranu i poremetiti normalnu staničnu aktivnost ili mitozu.
Poput mnogih prirodnih sila, osmoza je sila koja pokreće rješenja prema stanju ravnoteže. Kada otopina okružena tankom membranom sadrži veću koncentraciju kemikalije, poput soli ili šećera, od iste otopine izvan membrane, ravnotežne sile tjeraju cijelu otopinu prema stanju ujednačene koncentracije kemikalija. Ovaj prirodni proces posebno je važan s obzirom na vodu u životnim oblicima na Zemlji, koja ima razinu potencijalne energije koja uzrokuje razrjeđivanje koncentriranih otopina raznim silama kao što su osmoza i gravitacija. Ovo stanje se naziva vodenim potencijalom, a sposobnost vode da djeluje na tu silu povećava se s volumenom i dubinom vode, što je oblik osmotskog hidrostatskog tlaka.
Dok je potencijal vode izjednačujuća sila za različite otopine, suprotnost ovoj sili poznata je kao osmotski potencijal, što je vrijednost potencijalne energije koju osmotski tlak mora odoljeti stanju ravnoteže. Proračune za određivanje stvarne vrijednosti osmotskog tlaka prvi je razradio Jacobus Hoff, nizozemski kemičar koji je dobio Nobelovu nagradu s kraja 19. do početka 20. stoljeća. Njegove ideje kasnije je poboljšao Harmon Morse, američki kemičar iz istog razdoblja.
Budući da se proces osmotskog tlaka može uzeti u obzir i za plinove odvojene polupropusnom membranom, on se pokorava istim fizičkim pravilima kao i zakon idealnog plina. Jednadžba osmotskog tlaka se stoga može navesti kao P = nRT/V, gdje je “P” osmotski tlak, a “n” količina otopljene tvari ili broj mola molekula prisutnih u volumenu — „V“ — od riješenje. Vrijednost “T” predstavlja prosječnu temperaturu otopine, a “R” je vrijednost plinske konstante od 8.314 džula po stupnju Kelvina.
Iako je osmotski tlak važan u staničnoj biologiji za životinje u smislu zaštite stanice od upada neželjenih kemijskih otopljenih tvari ili same vanjske otopine, on služi temeljnijoj svrsi u biljkama. Suprotstavljajući se sili vodenog potencijala, biljne stanice koriste osmotski tlak kako bi dale stupanj čvrstoće ili krutosti biljnim staničnim stijenkama. Kombinirajući ovu silu između više biljnih stanica, ona daje biljci sposobnost da proizvede stabljike koje stoje uspravno i mogu se oduprijeti oštećenjima od klimatskih sila poput vjetra i kiše. Zbog toga biljke obično venu i klonu kada im nedostaje vode, jer stijenke stanica nemaju dovoljan osmotski hidrostatski tlak da se odupru silama gravitacije i vremenskim uvjetima.