Snov, stanje in prisotnost membrane so glavne razlike med difuzijo in osmozo. Difuzija vključuje premikanje delcev iz območja z visoko koncentracijo v območje z nižjo koncentracijo. Osmoza je vrsta difuzije, vendar vključuje samo gibanje vode skozi polprepustno membrano iz območja z nizko koncentracijo topljenca v območje z visoko koncentracijo topljenca.
Difuzija in osmoza sta obe obliki pasivnega transporta, pri katerem sistem ne potrebuje energije za izvedbo procesa. Pri difuziji se ta proces lahko zgodi s skoraj vsako snovjo v katerem koli stanju, vključno s trdnimi snovmi, tekočinami in plini. Na primer, helij, ki se sprosti iz balona, lahko razprši po zraku, medtem ko se kapljica barvila v vodi postopoma razprši po vsebniku. Trdne snovi lahko doživijo difuzijo, kot v primeru raztapljanja in difuzije natrijevega klorida v vodi. Eksperimenti so tudi ugotovili, da lahko trdne snovi difundirajo v druge trdne snovi, vendar tega ni enostavno opaziti, ker so hitrosti difuzije veliko počasnejše kot pri tekočinah in plinih.
Osmoza opisuje samo gibanje vode. Posebej vključuje difuzijo vode čez polprepustno membrano, kot je celična membrana. Osmoza zahteva tudi, da je voda v tekočem stanju in ne v trdnem ledu ali plinaste vodne pare.
Med postopkom osmoze se voda obravnava kot molekula topila, vse druge snovi pa kot topljene snovi. Voda potuje iz območja z majhnimi količinami topljenca skozi membrano v območje z večjimi količinami topljenca. Na splošno so raztopine ločene z membrano, ki ostane prepustna za vodo, vendar neprepustna za raztopljene snovi, kar pomeni, da ne morejo preiti skozi njo. Na ta način se razlikujeta difuzija in osmoza, saj difuzija opisuje gibanje topljencev skozi topilo, osmoza pa gibanje samega topila.
Druga razlika med difuzijo in osmozo vključuje dejstvo, da mora osmoza potekati čez membrano, medtem ko se difuzija lahko pojavi kjer koli v katerem koli velikem prostoru. Osmoza se pogosto pojavlja tudi počasneje kot difuzija v povprečju, saj difuzija vključuje gibanje plinov, ki je veliko hitrejše od gibanja tekočine. Difuzija opazuje tudi gibanje delcev v kateri koli smeri, medtem ko se osmoza osredotoča le na gibanje vode v eni smeri čez membrano.