Średnie przemieszczenie cząstki Browna a współczynnik dyfuzji Druga część teorii Einsteina wiąże współczynnik dyfuzji z mierzalnymi wielkościami fizycznymi, takimi jak średni kwadrat przemieszczenia cząstki w zadanym przedziale czasu. Wynik ten umożliwia eksperymentalne wyznaczenie liczby Avogadra, a tym samym rozmiarów cząsteczek. Einstein poddał analizie stan równowagi dynamicznej, jaki ustala się pomiędzy przeciwstawnymi siłami. Istotą i pięknem jego rozumowania jest fakt, że ostateczny rezultat nie zależy od tego, jakie konkretnie siły biorą udział w ustanawianiu tej równowagi.
W swoim oryginalnym artykule Einstein rozważał eksperyment związany z ciśnieniem osmotycznym, jednak do tego samego wniosku można dojść również na inne sposoby. Rozważmy cząstki w naczyniu zawieszone w lepkim płynie. Grawitacja dąży do osadzania cząstek jak najbliżej dna naczynia, podczas gdy dyfuzja dąży do ich równomiernego rozmieszczenia, przemieszczając je w obszary o mniejszym stężeniu. Pod wpływem grawitacji cząstka uzyskuje skierowaną w dół prędkość opadania wyrażoną wzorem , gdzie oznacza masę cząstki, to przyspieszenie ziemskie, a to ruchliwość cząstki w płynie. George Stokes wykazał, że ruchliwość cząstki sferycznej o promieniu wynosi , gdzie oznacza lepkość dynamiczną płynu.