La diffusion sert à caractériser des anomalies équivoques après analyse morphologique et dynamique. Les lésions suspectes sont en hypersignal en diffusion et en hyposignal en ADC, témoignant d'une diffusion restreinte et d'une hypercellularité. Les lésions bénignes et les tumeurs répondant au traitement présentent généralement une diffusion libre. Les cartes ADC sont utiles en cas de lésions en hypersignal T2, pouvant masquer une diffusion restreinte. La fusion d'image est parfois indispensable pour localiser précisément les prises de contraste sur les cartes ADC. En cas d'hésitation, un aspect hypocellulaire plaide pour un ACR inférieur, une diffusion restreinte oriente vers une catégorie supérieure.