粒子径が 1 µm 以下の微粒子は，気中・液中にかかわらず，熱運動している媒質分子の運動により，ランダムなブラウン運動をし，周囲の濃度勾配を推進力としてブラウン拡散する。図は，静止流体中での粒子のブラウン運動による軌跡を示す。時間 $t$ の間に移動した距離 $\Delta x$ の 2 乗平均は $$\overline{\Delta x^2}=2Dt$$ で，絶対値の平均値は $$\overline{|\Delta x|}=\sqrt{\frac{4Dt}{\pi }}$$ となる。これらの式で，$D$ [cm² s^-1] は粒子のブラウン拡散係数で，次式で与えられる。 $$D=C_{\mathrm{c}}\frac{kT}{3\pi \mu D_{\mathrm{p}}}$$ 　ここで，$C_{\mathrm{c}}$，$k$，$T$，$\mu$，$D_{\mathrm{p}}$ はそれぞれ，カニンガムの補正係数，ボルツマン定数，絶対温度，粘度，粒子径である。
　種々の場におけるブラウン拡散による粒子濃度の変化は，拡散方程式を粒子の初期濃度および境界条件で，数値的もしくは解析的に解くことで求められ，壁面など物体の表面に沈着する粒子のフラックス $\mathit{j}$ は，次式で与えられる。 $$\mathit{j}=-D\mathrm{\nabla }n+\mathit{v}n$$ 　ここで，$n$ は粒子の個数濃度，$\mathit{v}$ は外力による粒子の移動速度である。