Na obrázku je nádoba, vjejíž levé části se nachází koncentrovaný roztok látky vrozpouštědle a vjejí pravé části samo rozpouštědlo, případně slabý roztok téže látky vněm. Polopropustná membrána uprostřed představuje bariéru, přes kterou rozpuštěná látka nemůže procházet, avšak rozpouštědlo přes ni procházet (difundovat) může. Při tomto uspořádání experimentu pozorujeme samovolný vzestup hladiny kapaliny vlevé části nádoby a odpovídající úbytek na pravé straně. K průchodu rozpouštědla membránou dochází tedy převážně ve směru ze řidšího roztoku do roztoku koncentrovanějšího. Tíha vzrůstajícího množství kapaliny v levé části nádoby vytváří hydrostatický tlak na membránu a pokračující difuze rozpouštědla probíhá proti tomuto tlaku. Proces pokračuje do dosažení rovnováhy mezi oběma silami. Síla konající zde práci proti síle gravitační se nazývá osmotická sila. Tato síla je funkcí chemických vlastností systému. Průchod rozpouštědla se zastaví, když rozdíl koncentrací poklesne natolik, že se osmotická síla sníží na velikost opačně působící gravitační síly.
Rozpouštědlo má snahu pronikat přes polopropustné membrány do míst, kde je koncentrace osmoticky aktivních látek vyšší a ředit je. Ve výsledku jsou tedy roztoky na obou stranách membrány stejně koncentrované. Osmotický tlak je jedna ze základních sil, které ovlivňují živé buňky, protože cytoplazmatická membrána je polopropustná.
Osmotický tlak zředěného roztoku se značí řeckým písmenemπ a může být vypočítán za pomoci vzorce: