El oxígeno ingresa a las células al pasar a través de la membrana celular en un proceso llamado difusión, que es un proceso de transporte que no requiere energía. La difusión es la forma en que una sustancia se mueve desde un área de alta concentración ( el entorno fuera de las celdas) a un área de baja concentración (dentro de las celdas).
El proceso de difusión requiere una membrana que tenga poros para permitir el paso de gas y líquidos, también llamada membrana semipermeable. Las moléculas pequeñas y sencillas, como el oxígeno y el dióxido de carbono, se difunden de manera pasiva hacia dentro y fuera de la célula. La célula está constantemente utilizando oxígeno en diferentes procesos dentro de la célula. Como resultado, la concentración de oxígeno es menor dentro de la célula que en el exterior. El oxígeno se difunde en la célula en lugar de salir de ella. En contraste, debido a que la célula produce constantemente dióxido de carbono como producto de procesos celulares, la concentración de dióxido de carbono es mayor en la célula que fuera de la célula. Por lo tanto, a diferencia del oxígeno, el dióxido de carbono se difunde fuera de la célula.
El agua también se transporta a través de la membrana celular mediante un tipo de difusión, llamada ósmosis. Debido a que la célula tiene muchos orgánulos y otras moléculas dentro de ella, el agua está en una concentración más baja dentro de la célula y el movimiento neto del agua está fuera de la célula.