扩散边界层的厚度约占动力边界层的十分之一，在该区域内染液几乎是静止的，染料主要靠自身的扩散才能靠近纤维表面。边界层的概念由近代流体力学的奠基人，德国人L.普朗特（Ludwig Prandtl）于1904年首先提出。从那时起，边界层研究就成为流体力学中的一个重要领域。在扩散边界层中，染料扩散的方向由染料本体指向纤维表面，因为在扩散边界层中存在着染料的浓度梯度，从染液本体到纤维表面染料浓度是逐渐降低的。

染料在扩散边界层的运动主要是通过自身的扩散实现的，速度较慢，因此扩散边界层的存在会阻碍或降低纤维对染料的吸附速率或解吸速率，若染液流动速率有差异，会使得纤维表面的扩散边界层厚度不均匀，从而造成染料吸附速率不均匀，导致染色不匀。这种影响会随着扩散边界层厚度的增加而增加。扩散边界层厚度取决于纤维和染液间的相对运动，相对运动速率越大，扩散边界层厚度越小。因此，在实际染色时，可通过提高染液和被染物之间的相对运动速率来降低扩散边界层厚度，但不管染液怎样流动，在纤维周围的液体中总有一个边界层。在这个边界层里，染料靠自身分子的运动扩散，而不是靠液体流动完成的。降低扩散边界层的厚度是提高染色速率、获得匀染的重要途径之一。