Unter Osmose versteht man die Diffusion gasförmiger oder flüssiger Stoffe durch eine halbdurchlässige (semipermeable) Membran. Solche Stoffe haben generell das Bestreben, sich in einem zur Verfügung stehenden Raum in gleichmäßiger Dichte zu verteilen. Dies nennt man Diffusion (diffundieren = durchdringen, zerstreuen). Auch feste Stoffe, z. B. Nährsalze oder Zucker, unterliegen der Diffusion, wenn sie gelöst werden. Bei Pflanzen dringen durch Diffusion Wasser und Nährstoffionen in und durch die Zellwand. Plasmalemma und Tonoplast, die Plasmahäute in den Zellen, sind jedoch semipermeabel. Sie können zwar vom Wasser, nicht aber ohne Weiteres von den Nährstoffionen durchtreten werden. So erfolgt ein Konzentrationsausgleich immer durch Wanderung der Wassermoleküle in Richtung des höheren Konzentrationspotenzials. Ist z. B. im Zellinneren einer Pflanze die Stoffkonzentration höher als außerhalb, erfolgt ein Ausgleich durch Wasseraufnahme der Zelle, bis der Zellinnendruck (Turgor) den Vorgang stoppt. Eine für Pflanzen gefährliche Umkehrung ergibt sich bei Überdüngung, da dann die Lösungskonzentration im Erdbereich größer ist als in den Wurzelzellen. Die Folgen: Wasser wird der Pflanze entzogen, Plasmolyse (Schrumpfung des Plasmas und Ablösung von der Zellwand) und schließlich der Zelltod.