Напрямки дії електричного і концентраційного градієнтів можуть не збігатися. Наприклад, іони Na + в процесі виникнення порушення продовжують надходити в клітку, коли вона всередині вже заряджена позитивно. Цей перехід іонів забезпечується концентраційним градієнтом всупереч електричного градієнту. Сукупність хімічного (концентраційного) і електричного градієнтів називають електрохімічним градієнтом. Розрізняють просту і полегшену дифузії і осмос як окремий випадок дифузії.

Проста дифузія здійснюється або безпосередньо через ліпідний бішар, або через канали. Заряджені частки рухаються згідно з електрохімічного градієнту, а незаряджені - згідно тільки хімічним градієнту. Через ліпідний бішар проходять жиророзчинні частинки. Якщо вони знаходяться у воді по одну сторону мембрани, то можуть впроваджуватися в ліпідну оболонку завдяки тепловому руху (при цьому необхідно звільнитися від гідратної оболонки). Частинки-неелектролітів зазвичай легко звільняються від гідратної оболонки (розрив водневих зв'язків). Природно, зі зменшенням молекулярної маси спроможність переходу часток через мембрану зростає. Прикладом простої дифузії через ліпідний шар може служити дифузія малих незаряджених полярних молекул: етанолу, кисню, вуглекислого газу, стероїдних гормонів і інших ліпідів, тироксину, сечовини, а також чужих клітині речовин, зокрема отрут і лікарських засобів.

Цей процес відбувається надто повільно й погано контролюється.

В ході еволюції сформувалися спеціальні канали, по яких можуть проходити різні частинки, причому іони дуже швидко - за 0,5-1 мс. Канали заповнені водою, і крім іонів через них можуть проходити малі молекули неелектролітів (етанол, сечовина), заряджені молекули. Діаметр цих каналів 0,3-0,8 нм. Швидкість дифузії визначається електрохімічним градієнтом і проникністю клітинної мембрани для даної речовини. З плином часу швидкість простої дифузії змінюється мало, поки існує рушійна сила (електричний або концентраційний градієнт), тому що з одного й того ж каналу або через ліпідний бішар після проходження однієї частки відразу ж може слідувати інша (докладніше про канали див. розділ 2.6. 4).

Полегшена дифузія здійснюється також згідно концентраційному градієнту і забезпечує перенос речовин, здатних утворювати комплекси з молекулами-переносниками мембранних білків. Переносник повинен вільно переходити з одного боку мембрани на іншу. Цей транспорт здійснюється дуже швидко, оскільки переносник полегшує перехід транспортується речовини через мембрану. Рушійною силою є градієнт транспортується речовини. За допомогою простої дифузії не можуть проходити через мембрану навіть невеликі полярні молекули: моносахариди, амінокислоти. Полегшена дифузія має ряд особливостей: Речовини, які мають схожі за будовою молекули, можуть переноситися одним і тим же переносником і конкурувати за переносника;

  Припинення наростання полегшеної дифузії при збільшенні концентрації речовини свідчить про те, що всі переносники вже зайняті, - явище насичення. Виділяють специфічне стимулювання та інгібіція полегшеної дифузії: наприклад, флорідзін, введений в просвіт кишечника, специфічно пригнічує транспорт Сахаров, не зачіпаючи перенесення амінокислот; інсулін активує перенесення глюкози в клітини організму. Переносниками є білкові молекули, які здійснюють човникові руху через мембрану або вбудовуються в неї. В останньому випадку утворюється канал, по якому проходять транспортуються речовини, в основному цукру, амінокислоти.

У разі передбачуваних човникових рухів білкових молекул-переносників виникає питання: яка сила забезпечує транспорт самих переносників? Якщо це односторонній рух, то воно швидко припиниться після зрівнювання концентрації самих переносників по обидва боки клітинної мембрани. На це питання відповіді поки що немає.