La diffusion des maladies se produit lorsqu’une maladie est transmise à un nouvel endroit. Cela implique qu’une maladie se propage, ou se déverse, à partir d’une source centrale. L’idée de montrer la propagation des maladies à l’aide d’un modèle de diffusion est relativement moderne, par rapport aux méthodes antérieures de cartographie des maladies, qui sont encore utilisées aujourd’hui. Selon Rytokonen, les objectifs de la cartographie des maladies sont les suivants : 1) décrire la variation spatiale de l’incidence des maladies afin de formuler une hypothèse étiologique ; 2) identifier les zones à haut risque afin d’accroître la prévention ; et 3) fournir une carte du risque de maladie pour une région afin de mieux se préparer aux risques.
Les premiers travaux de Torsten Hägerstrand sur les « vagues d’innovation » constituent la base que de nombreux cartographes et géographes médicaux utilisent pour cartographier la diffusion spatiale (1968). La diffusion des maladies peut être décrite selon quatre schémas : diffusion par expansion, diffusion par contagion, diffusion hiérarchique et diffusion par relocalisation. Cromley et McLafferty mentionnent également la diffusion en réseau et la diffusion mixte.
La diffusion des maladies infectieuses tend à se produire de manière « ondulatoire », en se propageant à partir d’une source centrale. Pyle mentionne des barrières qui posent une résistance à une vague de diffusion, qui incluent mais ne sont pas limitées à : des caractéristiques physiographiques (c’est-à-dire des montagnes, des plans d’eau), des frontières politiques, des barrières linguistiques, et avec des maladies, une barrière pourrait être des programmes de contrôle différents. La diffusion d’une maladie peut être identifiée comme une distribution normale dans le temps et traduite par une courbe en forme de S pour montrer les phases de diffusion de la maladie. Ces phases sont les suivantes Infusion (25e percentile), Inflexion (50e percentile), Saturation (75e percentile), et Diminution jusqu’aux limites supérieures.