O oxigênio entra nas células passando pela membrana celular em um processo chamado difusão, que é um processo de transporte que não requer energia. Difusão é a maneira como uma substância se move de uma área de alta concentração ( o ambiente fora das células) para uma área de baixa concentração (dentro das células).
O processo de difusão requer uma membrana que tenha poros para permitir a passagem de gases e líquidos, também chamada de membrana semipermeável. Moléculas pequenas e simples, como oxigênio e dióxido de carbono, se difundem para dentro e para fora da célula passivamente. A célula está constantemente usando oxigênio em diferentes processos dentro da célula. Como resultado, a concentração de oxigênio é menor dentro da célula do que fora. O oxigênio se difunde para dentro da célula, e não para fora dela. Em contraste, como a célula produz dióxido de carbono constantemente como um produto de processos celulares, a concentração de dióxido de carbono é mais alta na célula do que fora dela. Assim, ao contrário do oxigênio, o dióxido de carbono se difunde para fora da célula.
A água também é transportada através da membrana celular usando um tipo de difusão, chamado osmose. Como a célula tem muitas organelas e outras moléculas dentro dela, a água está em uma concentração mais baixa dentro da célula e o movimento líquido da água está para fora da célula.