El movimiento aleatorio, también conocido como movimiento browniano, es el movimiento caótico y desordenado de los átomos y las moléculas. El movimiento aleatorio es una calidad del líquido y especialmente de las moléculas de gas, como lo describe la teoría cinética. El botánico Robert Brown notó este fenómeno por primera vez en 1827, y Albert Einstein más tarde continuó el estudio de Brown sobre el movimiento de las moléculas de agua y polen. Su teoría ayudó a probar definitivamente la existencia de los átomos.
Las moléculas de líquido y gas, a diferencia de los sólidos, no permanecen en una posición fija. Los sólidos tienen la menor cantidad de energía de los tres estados de la materia y, por lo tanto, sus moléculas solo vibran ligeramente. Las moléculas en los líquidos tienen más energía y se mueven entre sí en orden aleatorio. Los gases tienen la mayor energía cinética; sus moléculas están dispuestas muy alejadas y se mueven rápidamente en todas direcciones, ocasionalmente incluso rebotando entre sí. Esta diferencia de movimiento entre sólidos y líquidos y gases se ilustra mejor al poner las moléculas en un recipiente sellado. Un sólido no cambia de forma, pero un líquido fluye para asumir la forma del recipiente. Debido a que las moléculas de un gas están en constante movimiento aleatorio, el gas se extiende hasta el borde del recipiente y lo llena completamente.