Wie in Gasen und Flüssigkeiten können Atome und Moleküle auch in Festkörpern diffusiv umverteilt werden. In Kristallen sind ihre Bewegungsmöglichkeiten jedoch aufgrund des vorhandenen Kristallgitters stark eingeschränkt. Vier mögliche Diffusionsmechanismen sind denkbar:

• Zwischengitterdiffusion, d.h. das Atom/Molekül bewegt sich im leeren Raum zwischen den besetzten Gitterplätzen,
• direkter Platzwechsel mit einem Nachbaratom/-molekül,
• Auffüllen einer Leerstelle,
• Ringtausch von mehreren Atomen, die gleichzeitig ihren Gitterplatz wechseln.

Die Geschwindigkeit der Gitterdiffusion steht in Abhängigkeit zur Temperatur (positive Korrelation). Sie ist aber um mehrere Größenordnungen geringer als Diffusion in Gasen und Flüssigkeiten.