也叫自由擴散（free diffusing），特點是：①沿濃度梯度（或電化學梯度）擴散；②不需要提供能量；③沒有膜蛋白的協助。
某種物質對膜的通透性（P）可以根據它在油和水中的分配系數（K）及其擴散系數（D）來計算：
P=KD/t，t為膜的厚度。
脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；非極性分子比極性容易透過，小分子比大分子容易透過。具有極性的水分子容易透過是因水分子小，可通過由膜脂運動而產生的間隙。
非極性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透過脂雙層，不帶電荷的極性小分子，如水、尿素、甘油等也可以透過人工脂雙層，盡管速度較慢。分子量略大一點的葡萄糖、蔗糖則很難透過，而膜對帶電荷的物質如：H+、Na+、K+、Cl—、HCO3—是高度不通透的
事實上細胞的物質轉運過程中，透過脂雙層的簡單擴散現象很少，絕大多數情況下，物質是通過載體或者通道來轉運的。離子、葡萄糖、核苷酸等物質有的是通過質膜上的運輸蛋白的協助，按濃度梯度擴散進入質膜的，有的則是通過主動運輸的方式進行轉運。