Zaawansowane techniki, takie jak cyfrowa interferometria holograficzna czy obrazowanie z użyciem soczewek cylindrycznych z ciekłym rdzeniem, pozwalają na bezkontaktowe mapowanie całego profilu stężenia w czasie rzeczywistym z dokładnością do mikrometrów. Tomografia rezonansu magnetycznego (MRI) – pozwala na przestrzenną wizualizację dyfuzji w czasie rzeczywistym bez wprowadzania jakichkolwiek czujników do układu. Za pomocą sekwencji impulsów magnetycznych (tzw. obrazowanie tensora dyfuzji lub mapowanie relaksacji) można wyznaczyć lokalne stężenie cząsteczek (np. wody lub jonów) wewnątrz żeli, tkanek biologicznych czy porowatych kanałów. Spektroskopia UV-Vis oraz fluorescencyjna – stosowana, gdy substancja dyfundująca posiada zdolność absorpcji światła ultrafioletowego/widzialnego lub wykazuje fluorescencję. Mikroskopy konfokalne z techniką FCS (spektroskopia korelacji fluorescencji) pozwalają mierzyć stężenie i ruch pojedynczych cząsteczek wzdłuż geometrii kanału. Znakowanie radioizotopowe (metody znaczników promieniotwórczych) – metoda inwazyjna, w której część cząsteczek wymienia się na ich izotopy promieniotwórcze.