Kılcal damarlarda madde alışverişinin gerçekleşme mekanizması, Starling Hipotezi olarak adlandırılır ve bu mekanizma iki temel zıt kuvvetin etkileşimiyle açıklanır. Bu kuvvetler, kan basıncı ve ozmotik basınçtır.
Kılcal damarların atardamar ucunda, kanın damar duvarına yaptığı kan basıncı, plazma proteinlerinin oluşturduğu ozmotik basınçtan daha yüksektir. Kan basıncının yüksek olması, su, oksijen ve besin maddeleri gibi küçük moleküllerin kılcal damar içinden doku sıvısına doğru süzülmesini (çıkışını) sağlar.
Kılcal damarların toplardamar ucuna doğru ilerledikçe, damar içinde sıvı kaybı olduğu için kan basıncı düşer. Ancak, büyük moleküller olan plazma proteinlerinin miktarı değişmediği için ozmotik basınç sabit kalır. Bu noktada, ozmotik basınç, kan basıncından daha yüksek hale gelir. Ozmotik basıncın yüksek olması, doku sıvısındaki karbondioksit ve metabolik atık maddeler gibi atıkların ve bir miktar suyun kılcal damar içine geri emilmesini (girişini) sağlar.
Bu iki kuvvetin dengeli çalışması sayesinde, kılcal damar boyunca sürekli bir madde alışverişi gerçekleşir. Doku sıvısında kalan az miktardaki sıvı ve proteinler ise lenf sistemi tarafından toplanarak tekrar kan dolaşımına katılır.
