Tvar, stanje i prisutnost membrane glavne su razlike između difuzije i osmoze. Difuzija uključuje kretanje čestica iz područja visoke koncentracije u područje niže koncentracije. Osmoza je vrsta difuzije, ali uključuje samo kretanje vode kroz polupropusnu membranu iz područja s niskom koncentracijom otopljene tvari u područje s visokom koncentracijom otopljene tvari.
Difuzija i osmoza su oba oblika pasivnog transporta, u kojem sustavu nije potrebna energija za izvođenje procesa. U difuziji se ovaj proces može dogoditi s gotovo bilo kojom tvari u bilo kojem stanju, uključujući krute tvari, tekućine i plinove. Na primjer, helij oslobođen iz balona može difundirati kroz zrak, dok će se kapljica boje u vodi postupno raspršiti po cijelom spremniku. Čvrste tvari mogu doživjeti difuziju, kao u slučaju otapanja i difuzije natrijevog klorida u vodi. Eksperimenti su također otkrili da krute tvari mogu difundirati u druge krute tvari, ali to nije lako uočiti jer su brzine difuzije mnogo sporije od onih u tekućinama i plinovima.
Osmoza opisuje samo kretanje vode. To posebno uključuje difuziju vode kroz polupropusnu membranu, kao što je stanična membrana. Osmoza također zahtijeva da voda bude u tekućem stanju, a ne kruti led ili plinovita vodena para.
Tijekom procesa osmoze, voda se tretira kao molekula otapala, a sve ostale tvari tretiraju se kao otopljene tvari. Voda putuje iz područja koje sadrži male količine otopljene tvari preko membrane u područje s većim količinama otopljene tvari. Općenito, otopljene tvari su odvojene membranom, koja ostaje propusna za vodu, ali nepropusna za materijale otopljene tvari, što znači da ne mogu proći kroz nju. Difuzija i osmoza se razlikuju na taj način, jer difuzija opisuje kretanje otopljenih tvari kroz otapalo, dok osmoza opisuje kretanje samog otapala.
Druga razlika između difuzije i osmoze uključuje činjenicu da se osmoza mora odvijati preko membrane dok se difuzija može dogoditi bilo gdje u prostoru bilo koje veličine. Osmoza se također često događa sporijom brzinom od prosječne difuzije, budući da difuzija uključuje kretanje plinova koje je mnogo brže od kretanja tekućine. Difuzija također promatra kretanje čestica u bilo kojem smjeru, dok se osmoza fokusira samo na kretanje vode u jednom smjeru preko membrane.