Solukalvojen kyky olla valikoivasti läpäisevä johtaa erikoistuneeseen diffuusioon, jota kutsutaan osmoosiksi. Osmoottinen pitoisuus koskee liuoksen sisältämää vesitilavuutta sen liikkeen seurauksena sen kalvon ohi, joka on selektiivinen sen läpi kulkevan aineen suhteen. Vaikka vesi voi liikkua esteettömästi kumpaankaan suuntaan, liike tapahtuu pääasiassa vesimolekyylien keskittyneemmästä paikkaan, jossa ne ovat vähemmän. Tämän eron tiettyjen molekyylien konsentraatiossa yhdellä alueella verrattuna toiseen sanotaan muodostavan pitoisuusgradientin. Liuotetut aineet, jotka ovat liuoksessa olevia molekyylejä, eivät yleensä liiku tarkistamattomasti selektiivisten solukalvojen ohi.
Koska diffuusio voi tapahtua nopeasti lyhyellä etäisyydellä, diffuusionopeus ja osmoottinen pitoisuus määräytyvät yleensä hiukkasten liikkeen perusteella. Kuinka nopeasti tai hitaasti nämä hiukkaset liikkuvat, vaikuttavat niiden muoto ja koko, sähkövaraukset ja lämpötila. Lämpötilan noustessa diffuusionopeus kasvaa myös hiukkasten nopeamman liikkeen vuoksi. Eri aineiden hiukkaset sekoittuvat toisiinsa eri tavoin. Kun hiukkasia ei lisätä tai viedä pois, saavutetaan vakaustila, mikä tarkoittaa, että hiukkaset jakautuvat tasaisesti molemmille alueille.
Kalvon läpäisevyysaste riippuu aineen koosta, sen sähkövarauksesta ja kalvon rakenteesta. Kalvon katsotaan olevan aineen läpäisevä, jos se sallii sen läpäistä, ja läpäisemätön, kun se ei salli kulkua. Selektiivisesti läpäisevät kalvot sallivat tiettyjen aineiden kulkea niiden läpi helposti, mutta toiset eivät, joten solukalvot läpäisevät parhaiten pieniä molekyylejä sekä rasvaliukoisia molekyylejä. Vesimolekyylit ovat tästä poikkeus, koska ne voivat nopeasti mennä nestemäisen kaksikerroksen läpi.
Ulkopuolisen ympäristön ja solun tarpeiden perusteella plasmamembraanit voivat estää tietyn aineen kulkeutumisen tiettyinä aikoina ja antaa sen kulkea muina aikoina. Muutokset solutilavuudessa ja ionien jakautumisessa voivat vaikuttaa osmoottiseen konsentraatioon. Osmoottisen konsentraation säätelemällä solu hallitsee tilavuuttaan ja sisäistä ympäristöään, joka voi olla merkittävästi erilainen sen ulkopuolella.
Liuoksen osmoottinen paine viittaa veden taipumukseen siirtyä siihen liuokseen osmoosin avulla. Liuoksilla, joilla on suuria liuenneiden aineiden pitoisuuksia, on alhainen osmoottinen pitoisuus ja korkeampi osmoottinen paine. Toiseen suuntaan liuoksessa, jolla on alhainen liuenneen aineen pitoisuus, on suuri vesipitoisuus ja alhainen osmoottinen paine.