Osmose et diffusion, bien que liées, ne sont pas exactement la même chose. La diffusion est définie comme le mouvement des molécules d'une zone de forte concentration vers une zone de faible concentration, et l'osmose est définie spécifiquement comme la diffusion de l'eau à travers une membrane semi-perméable.
Alors que les deux processus impliquent le mouvement des molécules vers le bas d'un gradient de concentration, la différence réside dans le fait que le terme "osmose" fait spécifiquement référence au mouvement des molécules d'eau, tandis que la diffusion peut impliquer des molécules de tout type. L'osmose et la diffusion sont des processus spontanés, ce qui signifie qu'ils se produisent sans apport d'énergie extérieure. Le terme osmose désigne uniquement le mouvement de l'eau à l'état liquide. Cependant, le terme diffusion est utilisé pour décrire le mouvement des molécules à l'état liquide ou gazeux. Par exemple, si du gaz carbonique est libéré au centre d'une pièce, il se diffuse lentement dans toute la pièce jusqu'à ce que la concentration de dioxyde de carbone soit uniforme dans toute la pièce.
Le mot osmose est le plus couramment utilisé dans les domaines de la biologie cellulaire et de la physiologie. Lorsqu'une cellule est placée dans une solution hypertonique ou contenant une concentration de soluté plus élevée que celle trouvée à l'intérieur de la cellule, l'eau sort spontanément de la cellule, et c'est ce qu'on appelle l'osmose. Si une cellule est placée dans une solution hypotonique ou contenant une concentration de soluté inférieure à celle trouvée à l'intérieur de la cellule, l'eau s'écoule spontanément dans la cellule, et ce processus est également appelé osmose. Dans les deux cas décrits ci-dessus, on pourrait également dire que la diffusion de l'eau s'est produite à travers la membrane cellulaire.