海水扩散是导致海水混合的主要原因之一。海水扩散有两种表现形式：分子扩散和涡动扩散。分子扩散是由海水分子的不规则运动引起。涡动扩散是由不同尺度的水块不规则运动产生的。由于海水中的温度、盐度、密度之间的经常变化，所以存在密度梯度和温度梯度，扩散量的多少与物质的梯度成比例。涡动扩散比分子扩散强；在涡动扩散中，侧向的涡动扩散比垂向的涡动扩散强。

固体分子间的作用力很大，绝大多数分子只能在各自的平衡位置附近振动，这是固体分子热运动的基本形式。但是，在一定温度下，固体里也总有一些分子的速度较大，具有足够的能量脱离平衡位置。这些分子不仅能从一处移到另一处，而且有的还能进入相邻物体，这就是固体发生扩散的原因。固体的扩散在金属的表面处理和半导体材料生产上很有用处，例如，钢件的表面渗碳法(提高钢件的硬度)、渗铝法(提高钢件的耐热性)，都利用了扩散现象；在半导体工艺中利用扩散法渗入微量的杂质，以达到控制半导体性能的目的。

液体分子的热运动情况跟固体相似，其主要形式也是振动。但除振动外，还会发生移动，这使得液体有一定体积而无一定形状，具有流动性，同时，其扩散速度也大于固体。

气体分子热运动的速率很大，分子间极为频繁地互相碰撞，每个分子的运动轨迹都是无规则的杂乱折线。温度越高，分子运动就越激烈。在0℃时空气分子的平均速率约为400米/秒，但是，由于极为频繁的碰撞，分子速度的大小和方向时刻都在改变，气体分子沿一定方向迁移的速率就相当慢，所以气体分子的速率比气体分子运动的速率要慢得多。