La osmorregulación es la capacidad de responder a entornos que tienen diferentes concentraciones de sales y otras sustancias disueltas que el medio interno del organismo. En el caso de organismos unicelulares, eso significa el citoplasma.
Si coloca una célula en un medio que tenga una mayor concentración de solutos (hipertónicos) que el citoplasma, la célula se deshidratará. Si lo coloca en la situación opuesta, en un medio de baja concentración (hipotónico), la célula comenzará a ganar agua y eventualmente se romperá.
Para evitar perder demasiada agua en situaciones hipertónicas, la mayoría de los organismos unicelulares pueden acumular ciertos solutos en su citoplasma, principalmente azúcares o aminoácidos, para igualar la concentración del medio externo sin perturbar las reacciones químicas de la célula.
En situaciones hipotónicas, las células que tienen una pared celular resistente no se romperán porque la pared celular es lo suficientemente resistente como para soportar el aumento de la presión. En caso de que no haya pared celular, algunos protistas tienen vacuolas contráctiles que expulsan constantemente el exceso en el agua.
Con todos estos mecanismos, el organismo unicelular puede vivir en entornos que tienen una concentración de solutos diferente de su citoplasma.