Дифузия может протекать в газах, жидкостях, твёрдых телах, во всехиогрегатных состояниях.

Диффузия, связанная с взаимопроникновением молекул веществ, протекает в тех веществах, в которых возможно свободное движение молекул по всему объёму тела, т. е. в жидкостях и газах. В твёрдых веществах нет свободного передвижения молекул, т. к. они связаны между собой межмолекулярным притяжением в кристаллической решётке. С другой стороны, в твёрдых телах возможна т. н. тепловая диффузия, например при теплопроводности. При этом молекулы не смешиваются друг с другом, а происходит только передача кинетической энергии, поэтому диффузия называется тепловой.