Na poziomie komórkowym, osmoza jest procesem, w którym cząstki rozpraszają się na półprzepuszczalnej membranie z niższego stężenia do wyższego stężenia. Mniej stężony roztwór nazywany jest hipotonicznym, natomiast bardziej skoncentrowany roztwór nazywa się hipertonicznym. Izotoniczny odnosi się do rozwiązania, które jest zrównoważone.
Kiedy komórki krwi są umieszczone w hipotonicznym roztworze soli, płyn przepływa z roztworu do komórek krwi, co powoduje obrzęk i pękanie krwinek. Jeśli roztwór słonej wody jest hipertoniczny, płyn płynie z komórek krwi do roztworu wodnego, powodując kurczenie się komórek krwi. Izotoniczny roztwór słonej wody umożliwia równomierny przepływ płynu między krwinkami a roztworem wodnym, a krwinki zachowują normalny rozmiar.
Osmoza jest formą transportu pasywnego, który jest rodzajem dyfuzji. Dyfuzja nie wymaga użycia przez komórkę energii innej niż energia cieplna. Pasywny transport jest spontaniczny i określony przez przepuszczalność błony komórkowej. Woda łatwo przechodzi przez wszystkie rodzaje błon komórkowych.
Niektóre molekuły można transportować jedynie poprzez ułatwioną dyfuzję. Białka transportowe wspomagają cząsteczki, które są zbyt duże, aby przejść przez membranę w ten sposób. Te białka otwierają specjalne kanały i zmieniają kształt cząsteczek tak, aby pasowały do tych kanałów.
