La diffusion simple est un processus de transport passif qui permet aux molécules de se déplacer à travers une membrane sans l'aide de protéines membranaires. Les molécules qui peuvent se déplacer à travers une membrane par simple diffusion sont généralement petites, non chargées et hydrophobes. Deux exemples de molécules qui se déplacent à travers une membrane par simple diffusion sont l’oxygène et le dioxyde de carbone.

L'oxygène est une petite molécule non chargée et hydrophobe essentielle à la respiration cellulaire. Les molécules d'oxygène peuvent diffuser à travers la membrane plasmique et dans le cytoplasme des cellules. Une fois à l’intérieur du cytoplasme, les molécules d’oxygène peuvent être utilisées pour générer de l’ATP, la monnaie énergétique de la cellule.

Le dioxyde de carbone est une petite molécule non chargée et hydrophobe produite comme déchet de la respiration cellulaire. Les molécules de dioxyde de carbone peuvent diffuser à travers la membrane plasmique et hors du cytoplasme des cellules. Une fois hors du cytoplasme, les molécules de dioxyde de carbone peuvent être transportées vers les poumons et expirées.