El oxígeno se transporta a través de la membrana plasmática a través de la difusión. La difusión es el movimiento aleatorio de partículas hacia abajo en su gradiente de concentración desde un área de mayor concentración a un área de menor concentración. Es el método más simple de transporte a través de una membrana de plasma, y no requiere entrada de energía.
La membrana plasmática crea una barrera entre una célula y su entorno. Se compone principalmente de una bicapa de fosfolípidos con los grupos de cabezas hidrófilas hidrófilas orientados hacia afuera a lo largo de la superficie de ambos lados, mientras que las colas de hidrocarburos hidrófobos forman el interior. La bicapa lipídica evita que grandes macromoléculas o moléculas polares viajen hacia la célula. Las moléculas no polares más pequeñas, como las hormonas, el oxígeno, el dióxido de carbono y el etanol, no son repelidas por la porción hidrófoba de la bicapa, por lo que se difunden libremente dentro o fuera de la célula dependiendo de su gradiente de concentración.
El transporte a través de la membrana plasmática puede ser pasivo o activo. Ejemplos de transporte pasivo incluyen difusión, difusión facilitada y ósmosis. La ósmosis es específicamente la difusión del agua. La difusión facilitada es el uso de un pasaje para permitir que las moléculas más grandes sigan su gradiente de concentración. Este tipo de difusión requiere la asistencia de una molécula portadora. El transporte activo requiere el uso de energía para permitir que las moléculas viajen en contra de su gradiente de concentración.