由于分子（或离子）的不规则热运动，溶质从高浓度向低浓度处的运移过程。它是土壤溶质运移的主要过程之一。

在静止的自由水体中，溶质的扩散符合菲克（Fick）第一定律，即：

溶质扩散

式中：和D_o分别为溶质在自由水体中扩散的通量密度和扩散系数；dC/dL为溶质在流程中的浓度梯度。在土壤溶液中，溶质的扩散规律同样符合菲克第一定律，但土壤中溶质的扩散系数D_s却远小于自由水体中溶质的扩散系数D。。其原因十分复杂。首先，弯曲的土壤孔隙通道使土壤溶质扩散运移的实际途径远大于它的直线距离；同时，土壤中的液相只占土壤容积的一部分，在非饱和土壤中随着土壤含水量的降低，对扩散有效的液相容积也愈来愈小，扩散途径的弯曲度愈来愈大，则实际扩散途径愈来愈长。此外，土壤的表面性质亦将影响水溶液的各种性质。因此，通常将溶质在土壤中的扩散系数表示为土壤含水量的函数D_s（θ），而把其他众多的影响因素合并到一个简单的综合性经验系数α中，即：

溶质扩散

则土壤中溶质的扩散通量密度J_d可表示为

溶质扩散

对非稳态的扩散过程，从质量守恒定律可知，单元土体中溶质浓度随时间的变化率等于厚度为的土体中进入和输出土体的扩散通量的差值，即

溶质扩散

式中：负号表示沿着扩散方向扩散通量J_d的增高，将使单元土体内溶质的浓度降低；反之亦然。

将（3）代入（4）式并将（3）式中的标量L统一用x表示，则有

溶质扩散

式中：D_s（θ）为土壤溶质的扩散系数，为溶质浓度梯度，为单元土体内溶质浓度随时间的变化。

特定条件下，扩散系数D_s为一常数时，则（5）式可转化为与菲克第二定律类似的形式：

溶质扩散

然而，D_s通常不是常数，它不仅取决于土壤湿度，还与其他许多因素有关。