Der Gas-, Flüssigkeits- und Stoffaustausch in den Kapillaren findet über Diffusion und über Filtration statt.

Bei der Diffusion erfolgt der Stoffaustausch vom Ort der höheren Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration. Je höher das Druckgefälle, desto intensiver ist der Austausch.

Beispiel: Aufgrund der hohen Konzentration von Sauerstoff im arteriellen Schenkel der Kapillare (Eingangsteil der Kapillare) diffundiert der Sauerstoff durch die Kapillarwand über das Interstitium (Zwischenzellraum) in die Zelle. Beim Kohlendioxid ist es genau umgekehrt; es diffundiert aus der Zelle über den Zwischenzellraum in den venösen Schenkel der Kapillare (Ausgangsteil der Kapillare).

Der Mechanismus der Filtration läuft folgendermaßen ab:

Im Bereich des Kapillareingangs ist der hydrostatische Druck, d.h. der Blutdruck, der hier etwa 40mm Hg beträgt, größer als der kolloidosmotische Druck (etwa 25 mm Hg). Dadurch wird Flüssigkeit aus der Blutbahn nach außen ins Interstitium gedrückt. Dabei versteht man unter kolloidosmotischem Druck den so genannten Eiweissdruck, der bewirkt, dass Wasser angezogen wird.

Erklärung: Eiweisskörper im Blut ziehen Flüssigkeit an bzw. halten den Flüssigkeitsgehalt im Blut konstant.
Im Bereich des Kapillarausgangs (venöser Schenkel) fällt der hydrostatische Druck unter den kolloidosmotischen Druck ab, wodurch es zu einer Umkehr der Flüssigkeitsverschiebung kommt und Flüssigkeit vom Interstitium in die Kapillare wandert.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich Diffusion und Filtration gegenseitig bedingen, denn nur über das Medium Wasser können die verschiedenen Austauschvorgänge (Antransport von Nährstoffen bzw. Abtransport von Schlackenstoffen) bewerkstelligt werden.