Nei capillari (▶figura 6) hanno luogo gli scambi tra sangue e liquidi interstiziali utilizzando modalità differenti. La maggior parte delle sostanze si muove attraversando la membrana plasmatica delle cellule endoteliali che rivestono i capillari. Le sostanze liposolubili e molte piccole molecole passano per diffusione (un tipo di trasporto passivo), muovendosi da un’area dove si trovano a una concentrazione maggiore verso una a concentrazione inferiore; alcuni ioni e piccole molecole polari possono attraversare le membrane all’interno di vescicole, per endocitosi o esocitosi (che sono tipi di trasporto attivo). Talvolta piccole molecole entrano o escono attraverso le fessure intercellulari o i pori dei capillari fenestrati.

I capillari che si trovano nei differenti tessuti, comunque, sono diversamente selettivi. Tutti i capillari sono permeabili all’O₂, al CO₂, al glucosio e a piccoli ioni come Na⁺ e Cl^–. Per quanto riguarda altre sostanze vi sono forti differenze da tessuto a tessuto: i capillari del cervello, per esempio, lasciano passare poche categorie di sostanze mentre i capillari del tratto digerente (dove i nutrienti vengono assorbiti) e dei reni (dove gli elementi di scarto vengono filtrati) sono meno selettivi.