Membranos medžiaga, būsena ir buvimas yra pagrindiniai difuzijos ir osmoso skirtumai. Difuzija apima dalelių judėjimą iš didelės koncentracijos srities į mažesnės koncentracijos sritį. Osmosas yra difuzijos rūšis, tačiau apima tik vandens judėjimą per pusiau pralaidžią membraną iš vietos, kurioje yra maža tirpių medžiagų koncentracija, į sritį, kurioje yra didelė tirpių medžiagų koncentracija.
Difuzija ir osmozė yra pasyvaus transportavimo formos, kai sistemai nereikia energijos, kad galėtų atlikti procesą. Difuzijos metu šis procesas gali vykti iš esmės su bet kokia medžiaga bet kokioje būsenoje, įskaitant kietąsias medžiagas, skysčius ir dujas. Pavyzdžiui, iš baliono išsiskiriantis helis gali pasklisti per orą, o dažų lašas vandenyje palaipsniui pasklis po visą talpyklą. Kietosios medžiagos gali sklisti, kaip ir natrio chlorido tirpimo ir difuzijos vandenyje atveju. Eksperimentais taip pat nustatyta, kad kietosios medžiagos gali difunduoti į kitas kietąsias medžiagas, tačiau tai nėra lengva pastebėti, nes difuzijos greitis yra daug lėtesnis nei skysčių ir dujų.
Osmosas apibūdina tik vandens judėjimą. Tai konkrečiai apima vandens difuziją per pusiau pralaidžią membraną, tokią kaip ląstelės membrana. Osmosas taip pat reikalauja, kad vanduo būtų skystas, o ne kietas ledas ar dujiniai vandens garai.
Osmoso proceso metu vanduo traktuojamas kaip tirpiklio molekulė, o visos kitos medžiagos – kaip tirpios medžiagos. Vanduo keliauja iš regiono, kuriame yra mažai tirpių medžiagų, per membraną į sritį, kurioje yra didesnis tirpių medžiagų kiekis. Paprastai ištirpusias medžiagas atskiria membrana, kuri išlieka laidi vandeniui, bet nepralaidi tirpioms medžiagoms, o tai reiškia, kad jos negali prasiskverbti pro ją. Difuzija ir osmosas tuo skiriasi, nes difuzija apibūdina tirpių medžiagų judėjimą per tirpiklį, o osmosas – paties tirpiklio judėjimą.
Kitas skirtumas tarp difuzijos ir osmoso yra tas, kad osmosas turi vykti virš membranos, o difuzija gali vykti bet kurioje bet kokio dydžio erdvėje. Osmosas taip pat dažnai vyksta lėčiau nei vidutinė difuzija, nes difuzija apima dujų judėjimą, kuris yra daug greitesnis nei skysčio judėjimas. Difuzija taip pat stebi dalelių judėjimą bet kuria kryptimi, o osmosas sutelkia dėmesį tik į vandens judėjimą viena kryptimi per membraną.