Aineen pitoisuus on molekyylien määrä tietyssä nestemäisessä tai kaasutilavuudessa. Pitoisuusgradientti esiintyy korkean pitoisuuden ja matalan pitoisuuden alueen välillä. Luonnossa tämä tapahtuu yleensä solurajan tai kalvon kummallakin puolella. Jos hiukkaset voivat vapaasti ylittää kalvon, tapahtuu diffuusioksi kutsuttu prosessi, jossa hiukkaset liikkuvat pitoisuusgradientin läpi nettovirtauksella kohti matalan pitoisuuden aluetta. Tämä molekyylien liike gradienttia pitkin johtaa lopulta siihen, että molemmat alueet ovat yhtä pitoisia, mikä tunnetaan dynaamisena tasapainona.
Lämpöenergia saa nesteiden ja kaasujen molekyylit liikkumaan satunnaisesti suorina, kunnes ne kohtaavat muita hiukkasia tai pintoja, jotka saavat ne muuttamaan suuntaa. Hajotusprosessi tarkoittaa, että molekyyleillä on taipumus siirtyä pois alueilta, joilla on suuria pitoisuuksia, ja siirtyä kohti vähemmän keskittyneitä alueita. Eri molekyylityypeillä on myös taipumus sekoittua keskenään. Molemmat prosessit toimivat, kun tuoksu leviää vähitellen koko huoneeseen sekoittuen ilmamolekyylien kanssa. Lopulta hiukkasten tasainen jakautuminen poistaa pitoisuusgradientin.
Osmoosina tunnetussa prosessissa molekyylit näyttävät liikkuvan päinvastaisesti gradienttien välillä, pienistä hiukkaspitoisuuksiin. Tämä voidaan nähdä tapauksissa, joissa solukalvo estää hiukkasten kulkemisen, koska ne ovat liian suuria. Liuoksessa olevat vesimolekyylit voivat olla riittävän pieniä kulkemaan kalvon läpi, vaikka liuenneet hiukkaset eivät ole.
Vesimolekyylit siirtyvät solun ulkopuolelta, jossa hiukkasten pitoisuus on suhteellisen pieni, solun sisäpuolelle, jossa hiukkaspitoisuus on korkea. Samalla tavalla kuin diffuusio, tämä liike pienentää pitoisuusgradienttia kahden alueen välillä. Sitä voidaan kuvata erityiseksi levitysmuodoksi, koska vesimolekyylit todella siirtyvät alueelta, jolla on suuri vesipitoisuus, alueelle, jolla on alhainen vesipitoisuus.
Joskus solubiologia toimii aktiivisesti hiukkasten siirtämiseksi pitoisuusgradienttia vastaan ja osmoosin ja diffuusion vaikutusta vastaan. Aktiiviset kuljetusmekanismit, kuten natrium-kaliumpumppu, tulevat peliin. Tämä pumppu kuljettaa natrium- ja kaliummolekyylejä solukalvon läpi varmistaen, että kaliumpitoisuus on korkea solun sisällä ja korkea natriumpitoisuus ulkopuolella. Prosessi vaatii ATP: tä, erityistä molekyyliä, johon varastoidaan energiaa ja joka löytyy solun sisältä.