Дифузија представља спонтани транспорт материје или енергије под утицајем одговарајућег градијента из зоне више у зону ниже енергије или концентрације. Као и многи спонтани процеси, дифузија је ентропијски вођен процес у којем се енергија или материја која дифундује униформно распоређује у расположивом простору подижући тиме ентропију система.
Неке честице се растворе у чаши воде. У почетку су све честице близу једног горњег угла стакла. Ако се честице насумично крећу („дифузују“) у води, на крају постају распоређене насумично и равномерно из области високе концентрације у област ниске концентрације и организоване (дифузија се наставља, али без нето флукса).Видео дифузије боје растворене у води у гел током дужег временског интервала.
Дифузија са микроскопске и макроскопске тачке гледишта. У почетку, постоје молекули раствора на левој страни баријере (љубичаста линија) и ниједан на десној. Баријера се уклања, а раствор се дифундује да би испунио цео контејнер. Врх: Један молекул се насумично креће. Средина: Са више молекула, постоји статистички тренд да растворена супстанца све уједначеније испуњава посуду. Доле: Са огромним бројем молекула растворене супстанце, сва случајност је нестала: изгледа да се растворена супстанца креће глатко и детерминистички из области високе концентрације у области ниске концентрације. Не постоји микроскопска сила која покреће молекуле удесно, али изгледа као да постоји на доњем панелу. Ова привидна сила се назива ентропијска сила.
Сваки процес дифузије одвија се под утицајем одговарајућег градијента. Рецимо дифузија материје се одиграва под утицајем градијента концентрације а дифузија топлоте под утицајем градијента температуре. Дифузија је директна последица другог принципа термодинамике, који каже да ентропија неког неравнотежног система може само да расте, све док систем не дође у равнотежу. С обзиром да материја дифундује из области веће концентрације у област мање концентрације, систем прелази из уређенијег у мање уређен систем, тј. ентропија расте.