Хаотическое тепловое движение атомов в газе при определенных условиях приводит к их усредненному поступательному движению.
В кристаллах колебания атомов в определенной степени ограничены и определяются свойствами кристаллической структуры. Однако, для описания ряда свойств (например, тепловых) можно использовать статистический подход, основанный на хаотичности движения атомов в кристалле. Именно такой подход позволяет относительно просто рассмотреть основные закономерности диффузионных процессов.
Вели принять во внимание пространственную структуру кристалла, некоторые общие кристаллографические особенности процесса диффузии становятся вполне очевидны. Прежде всего, диффузия почти всегда осуществляется постепенно, причем длина элементарных «шагов» приблизительно равна атомному диаметру, т. е. порядка нескольких ангстрем. Атомы движутся отдельными прыжками из одного положения в решетке в другое. В сумме эти элементарные перескоки обеспечивают перемещение атомов на довольно большие расстояния.
В рамках сделанных предположений можно выделить несколько типов элементарных перемещений атомов, которые приводят к диффузии: движение вакансий, движение атомов внедрения или какой-либо способ взаимного обмена местами между атомами. Поскольку геометрически все три указанных механизма вполне возможны, они в той или иной степени наблюдаются в реальных кристаллах. Поэтому фактически задача изучения диффузии сводится к тому, чтобы оценить относительный вклад каждого из этих механизмов в общий диффузионный процесс, происходящий в данном кристалле при данной температуре.