La diffusion de la matière désigne la tendance naturelle d'un système à rendre homogènes les concentrations des espèces chimiques en son sein.

C'est un phénomène de transport irréversible qui se traduit par la migration d'espèces chimiques dans un milieu. Sous l'effet de l'agitation thermique on observe un déplacement des constituants des zones de forte concentration vers celles de faible concentration.

D'un point de vue phénoménologique, et au premier ordre, ce phénomène est régi par une loi énoncée par Adolf Fick.

C'est ce qui fait par exemple qu'une goutte d'encre va tendre à colorer toute la masse d'eau où elle est introduite, ou qu'une goutte de parfum produira une odeur perçue dans toute une pièce. Ce phénomène est plus rapide pour les gaz, et très lent au sein des matériaux secs, denses et durs. Il se produit plus rapidement dans les matériaux à haut coefficient de perméabilité (sable ou roche calcaire poreuse par exemple). Il peut être freiné ou accéléré par des interactions avec le substrat (cf. capillarité, précipitation...) ou selon les caractéristiques électrochimiques et électrostatiques des matières en présence, phénomène par exemple mis à profit pour séparer des molécules au dans certains gels exposés à un champ électrique.

Certains artisans et industriels (métallurgistes notamment) cherchent à contrôler le phénomène diffusion, qui est tantôt nuisible, tantôt utile (par exemple dans des procédés d'amélioration des caractéristiques mécaniques (traitements de surface comme la nitruration ou cémentation), la résistance à la corrosion et les procédés d'assemblage par brasage). Le cristal résulte de la diffusion du plomb (25% environ de son poids) dans la matrice siliceuse du verre en fusion. Il est transparent pour le spectre visible de la lumière, mais opaque aux rayons