Kalvon aine, tila ja läsnäolo ovat tärkeimmät erot diffuusion ja osmoosin välillä. Diffuusio sisältää hiukkasten siirtymisen korkean pitoisuuden alueelta pienemmän pitoisuuden alueelle. Osmoosi on eräänlainen diffuusio, mutta siihen kuuluu vain veden liikkuminen puoliläpäisevän kalvon läpi alueelta, joka sisältää pienen liukoisen aineen pitoisuuden, alueelle, joka sisältää suuren liuenneen aineen pitoisuuden.
Diffuusio ja osmoosi ovat molemmat passiivisen kuljetuksen muotoja, joissa järjestelmä ei vaadi energiaa prosessin suorittamiseen. Diffuusiossa tämä prosessi voi tapahtua olennaisesti minkä tahansa aineen kanssa missä tahansa tilassa, mukaan lukien kiinteät aineet, nesteet ja kaasut. Esimerkiksi ilmapallosta vapautunut heliumi voi diffundoitua ilman läpi, kun taas vesipisara veteen hajautuu vähitellen koko säiliöön. Kiinteät aineet voivat hajota, kuten natriumkloridi liukenee ja diffundoituu veteen. Kokeissa on myös havaittu, että kiintoaineet voivat diffundoitua muihin kiintoaineisiin, mutta tätä ei ole helppo havaita, koska diffuusionopeudet ovat paljon hitaampia kuin nesteiden ja kaasujen.
Osmoosi kuvaa vain veden liikettä. Siihen kuuluu erityisesti veden diffuusio puoliläpäisevän kalvon, kuten solukalvon, poikki. Osmoosi edellyttää myös, että vesi on nestemäisessä tilassa kiinteän jään tai kaasumaisen vesihöyryn sijasta.
Osmoosiprosessin aikana vettä käsitellään liuotinmolekyylinä ja kaikkia muita aineita käsitellään liuenneina aineina. Vesi kulkee alueelta, joka sisältää pieniä määriä liuenneita aineita kalvon läpi alueelle, jossa on enemmän liuenneita aineita. Yleensä liuenneet aineet erotetaan kalvolla, joka pysyy vettä läpäisevänä, mutta liukenevia aineita läpäisemättömänä, mikä tarkoittaa, että ne eivät voi kulkea sen läpi. Diffuusio ja osmoosi eroavat toisistaan tällä tavalla, koska diffuusio kuvaa liuenneiden aineiden liikettä liuottimen läpi, kun taas osmoosi kuvaa itse liuottimen liikettä.
Toinen ero diffuusion ja osmoosin välillä on se, että osmoosin on tapahduttava kalvon päällä, kun taas diffuusio voi tapahtua missä tahansa minkä tahansa kokoisessa tilassa. Osmoosia esiintyy myös usein hitaammin kuin diffuusio keskimäärin, koska diffuusio sisältää kaasumaisen liikkeen, joka on paljon nopeampi kuin nesteen liike. Diffuusio havaitsee myös hiukkasten liikkeen mihin tahansa suuntaan, kun taas osmoosi keskittyy vain veden liikkeeseen yhteen suuntaan kalvon poikki.