Sauerstoff wird durch Diffusion durch die Plasmamembran transportiert. Diffusion ist die zufällige Bewegung von Partikeln entlang ihres Konzentrationsgradienten von einem Bereich höherer Konzentration zu einem Bereich niedrigerer Konzentration. Es ist die einfachste Transportmethode durch eine Plasmamembran und erfordert keine Energiezufuhr.
Die Plasmamembran bildet eine Barriere zwischen einer Zelle und ihrer Umgebung. Es besteht hauptsächlich aus einer Phospholipid-Doppelschicht, wobei die hydrophilen Phospho-Kopfgruppen entlang der Oberfläche beider Seiten nach außen zeigen, während die hydrophoben Kohlenwasserstoffschwänze das Innere bilden. Die Lipiddoppelschicht verhindert, dass große Makromoleküle oder polare Moleküle in die Zelle gelangen. Kleinere, unpolare Moleküle wie Hormone, Sauerstoff, Kohlendioxid und Ethanol werden vom hydrophoben Teil der Doppelschicht nicht abgestoßen, sodass sie je nach Konzentrationsgradient frei in die Zelle hinein oder aus dieser heraus diffundieren.
Der Transport durch die Plasmamembran kann entweder passiv oder aktiv erfolgen. Beispiele für passiven Transport umfassen Diffusion, erleichterte Diffusion und Osmose. Osmose ist speziell die Diffusion von Wasser. Erleichterte Diffusion ist die Verwendung eines Durchgangs, damit größere Moleküle ihrem Konzentrationsgradienten folgen können. Diese Art der Diffusion erfordert die Unterstützung eines Trägermoleküls. Aktiver Transport erfordert den Einsatz von Energie, damit sich Moleküle gegen ihren Konzentrationsgradienten bewegen können.
