Osmotski tlak je volumetrična sila, ki se upira naravnemu procesu osmoze. Najpogosteje se omenja v človeški biologiji, kjer živa celica vsebuje koncentrirano raztopino vode in nekaterih drugih elementov, ki jih loči od zunanjih raztopin s polprepustno membrano. Naravni proces osmoze teži k izenačevanju koncentracij topljencev v raztopini s prehajanjem raztopine skozi takšne membrane, osmotski tlak pa je količina pritiska, ki jo živa celica izvaja, da se upre tej sili. Takšen tlak ščiti notranje komponente celice pred redčenjem in škodljivimi raztopinami, ki bi lahko prestopile membrano in motile normalno celično aktivnost ali mitozo.
Tako kot mnoge naravne sile je tudi osmoza sila, ki vodi rešitve v stanje ravnotežja. Ko raztopina, obdana s tanko membrano, vsebuje višjo koncentracijo kemikalije, kot je sol ali sladkor, kot ista raztopina zunaj membrane, ravnotežne sile poganjajo celotno raztopino v stanje enakomerne koncentracije kemikalij. Ta naravni proces je še posebej pomemben v zvezi z vodo v življenjskih oblikah na Zemlji, ki ima raven potencialne energije, ki povzroči, da razredči koncentrirane raztopine z različnimi silami, kot sta osmoza in gravitacija. Ta pogoj se imenuje vodni potencial in sposobnost vode, da izvaja to silo, se povečuje s prostornino in globino vode, kar je oblika osmotskega hidrostatičnega tlaka.
Medtem ko je vodni potencial izravnalna sila za različne raztopine, je nasprotje tej sili znano kot osmotski potencial, ki je vrednost potencialne energije, ki jo mora osmotski tlak upreti stanju ravnotežja. Izračune za določanje dejanske vrednosti osmotskega tlaka je prvi izdelal Jacobus Hoff, z Nobelovo nagrado nagrajeni nizozemski kemik s konca 19. do začetka 20. stoletja. Njegove ideje je kasneje izpopolnil Harmon Morse, ameriški kemik iz istega obdobja.
Ker je proces osmotskega tlaka mogoče upoštevati tudi za pline, ločene s polprepustno membrano, velja enaka fizikalna pravila kot zakon idealnega plina. Enačbo osmotskega tlaka lahko zato navedemo kot P = nRT/V, kjer je “P” osmotski tlak in “n” je količina topljene snovi ali število molov molekul, prisotnih v volumnu – “V” – rešitev. Vrednost “T” predstavlja povprečno temperaturo raztopine in “R” je vrednost plinske konstante 8.314 joulov na stopinjo Kelvina.
Čeprav je osmotski tlak pomemben v celični biologiji za živali v smislu zaščite celice pred vdorom neželenih kemičnih topljencev ali same zunanje raztopine, služi bolj temeljnemu namenu pri rastlinah. Z nasprotovanjem sili vodnega potenciala rastlinske celice izkoriščajo osmotski tlak, da rastlinskim celičnim stenam zagotovijo določeno stopnjo trdnosti ali togosti. Z združevanjem te sile med več rastlinskimi celicami daje rastlini možnost, da proizvede stebla, ki stojijo pokončno in se lahko uprejo poškodbam zaradi podnebnih sil, kot sta veter in dež. Zato rastline ob pomanjkanju vode ponavadi ovenejo in povedejo, saj imajo celične stene premajhen osmotski hidrostatični tlak, da bi se uprle silam gravitacije in vremenskim razmeram.