Az ozmolalitás azt mutatja, hogy a folyadékban mennyi oldott részecske van jelen. Az ozmolalitás vizsgálata az olyan anyagok vérben, vizeletben, esetleg székletben való koncentrációjára utal, mint a nátrium, a kálium, a klorid, a glükóz, és a karbamid. A víz és a vérben és a vizeletben levő oldott részecskék közötti egyensúly értékelésére használják; arra, hogy kimutassák az egyensúlyt befolyásoló anyagok jelenlétét, illetve értékeljék a vese vizeletkoncentráló képességét.
A víz egyensúlya egy dinamikus folyamatnak köszönhető, amit a vizelettel kiválasztott víz mennyiségének a szabályozásával, illetve a vízbevitel szomjúságon keresztül való emelése vagy csökkentése révén kontrollál a szervezet. A szervezetben levő, ozmolalitás érzékelő receptorok észlelik a véráramban levő részecskék és a víz mennyiségének az emelkedését vagy csökkenését. Ha a vér ozmolalitása nő, az vagy a vérben levő víz mennyiségének a csökkenésére, vagy az oldott részecskék számának az emelkedésére utal. Erre az agyalapi mirigy ( hipotalamusz) az antidiuretikus hormon (ADH) termelésével reagál, aminek a hatására a vese vizet tart vissza a szervezet számára. Ennek eredménye egy olyan töményebb vizelet, amelynek magasabb az ozmolalitása, illetve egy hígabb vér, amelynek alacsonyabb az ozmolalitása. Ahogy a vér ozmolalitása csökken, az ADH elválasztása gátlódik; a vese fokozott mértékben híg vizeletet ürít; végül a szervezetben a víz mennyisége csökken, és a vér ozmolalitása újra normális lesz.
A vér ozmolalitása elsősorban a szérumban oldott nátrium mennyiségétől függ. A nátrium a vérben, vizeletben és székletben legnagyobb mennyiségben jelen levő elektrolit. A kálium, klorid, és (a bikarbonát formájában levő) CO2 mellett ez felelős azért, hogy a szervezet elektromosan semleges legyen, illetve a sav-bázis egyensúly fennálljon. A nátrium a szervezetbe az étkezéssel kerül; a vese tartja vissza vagy üríti ki a vizelettel és így tartja a vérben a szintjét egészséges határok között.
A vizelet ozmolalitása elsősorban az anyagcseretermékektől, így a karbamidtól és kreatinintől függ. A karbamid és a kreatinin a szervezetben viszonylag stabil ütemben keletkezik és ürül.
A glükóz és a karbamid nem elektrolit, azonban részecskeként (molekulaként) hozzájárul az ozmolalitáshoz. Általában csak kismértékben, azonban ha valakinek nagyon magas a vér glükóz szintje (hiperglikémia, pl. diabetes esetén) vagy magas a vér karbamid szintje (amit olyan betegségek, mint pl. veseelégtelenség esetén lehet látni), már kifejezett hatást fejtenek ki.
A glükóz ozmotikusan aktív anyag. Ez azt jelenti, hogy a szervezet sejtjeitől vizet tud elvonni, emelve a keringésben levő folyadék mennyiségét, ami viszont fokozza a termelődő híg vizelet mennyiségét. A mannitol nevű gyógyszernek, amit az agyödéma kezelésére adnak, szintén van ilyen tulajdonsága. Egyes mérgek, például a metanol, az izopropil alkohol, az etilén-glikol, a propilén-glikol, és az aceton, valamint gyógyszerek, például az acetilszalicil sav (aszpirin) szintén befolyásolja az ozmolalitást, ha túl nagy mennyiségben jutnak be a szervezetbe.
Az ozmolalitást lehet mérni, vagy a vérben oldott főbb oldott anyagok alapján lehet becsülni. A mért és a számított (becsült) eredmények közötti különbséget „ozmotikus résnek”, vagy „ozmotikus gap”-nek nevezik. Az ozmotikus rés emelkedése (10 fölé) egyéb vegyületek, például mérgek, aszpirin, vagy mannitol jelenlétére utal. Az ozmotikus rést néha olyan betegek állapotának az értékelésére használják, akiket mannitollal kezelnek vagy amikor valakinél felmerül annak a gyanúja, hogy mérget, például metanolt ivott, vagy túl sok aszpirint vett be. Az ozmotikus rés emelkedése mögött álló további gyakori ok az alkoholos ketoacidózis, a veseelégtelenség, a diabéteszes ketoacidózis, és a keringési elégtelenség.