纵向扩散（longitudinal diffusion）是溶质分子在移动方向上向前和向后的扩散，即x轴方向的扩散。它是由浓度梯度所引起。样品从柱入口加入，样品带像一个塞子随流动相向前推进，由于存在浓度梯度，塞子必然会自发地向前和向后扩散，引起谱带展宽。纵向扩散引起的峰展宽的大小由下式决定：

σ^2=（2γm·Dm·L)/v

式中：γm为弯曲因子或阻碍因子，它反映固定相颗粒的几何形状对溶质分子扩散的阻碍情况，γm通常小于1；v为流动相线速度；Dm为溶质在流动相中的扩散系数,Dm与溶质性质、柱温、压力和流动相性质等许多因素有关。溶质分子在溶液中的扩散系数只有在气体中的约十万分之一，所以气相色谱中的纵向扩散要比液相色谱中大得多。在纵向扩散引起峰展宽的示意图中，随着样品带在固定相中的移动，因纵向扩散使样品带宽逐渐增加，相应地，得到的色谱峰就越来越宽而矮。

纵向扩散又称顺风向扩散（along wind diffusion），是指污染物沿平均风方向的湍流扩散，通常指水平方向。风速不过分小的污染物烟流扩散纵向扩散作用比平均风的输送作用小，通常可以忽略。小风速和静风条件及烟团扩散问题，纵向扩散作用必须考虑。

纵向混合，污水进入宽浅河道后,先在垂向混合,然后沿横向扩散,当在横断面上均匀混合后,向下游扩散的现象。此时,已不存在横向展宽,主要是沿纵向扩散,且以纵向离散为主。发生在离排污口较远的区域,属于污水进入河道后混合的一维纵向离散阶段。

扩散系数D代表气体在单位分压梯度下(或单位浓度梯度下)，单位时间通过单位面积土体剖面的气体量。D值的大小取决于土壤性质、同一土壤在同样的条件下，不同气体的扩散系总是不同的，如O₂的扩散系数比CO₂约大1.25倍，不同压力和温度下的气体扩散系数变化也较大。

由于土壤孔隙的曲折复杂，一般来讲，气体在土壤中的扩散系数D，明显地小于其化空气中的扩散系数(D)，它们的具体数值因土壤的含水量、质地、结构、松紧程度、上层排列等状况而异，一般情况下，扩散作用是土壤与大气交换的主要机制。

光线透过以PET作为基材的扩散层，会与折射率相异的介质中穿过，使得光发生许多折射、反射与散射的现象，可修正光线成均匀面光源以达到光学扩散的效果。

在背光源结构中主要起到修正扩散角度的作用，会使光辐射面积增大，但是降低了单位面积的光强度，即减低辉度。发光光源经扩散材料扩散之後，能变成面积更大，均匀度较好，色度稳定的2次光源。具有扩散光线的作用，即光线在其表面会发生散射，将光线柔和均匀的散播出来；多数扩散膜的基本结构是在透明基材上如PET两面涂光学散光颗粒。