„Teoria penetracji” lub „model Higbiego” zakłada, że każdy element cieczy na granicy faz gaz-ciecz jest wystawiony na działanie gazu przez krótki czas. Podstawowe założenia tej teorii są następujące: (1) Przeniesienie masy z elementu gazowego do ciekłego następuje w warunkach stanu nieustalonego, gdy są one w kontakcie; (2) Każdy z elementów płynnych pozostaje w kontakcie z gazem przez taki sam okres czasu; oraz (3) istnieje równowaga na granicy faz gaz-ciecz. Teorię tę uznano za udoskonalenie teorii dwóch warstw, ponieważ przenoszenie masy zachodzi w warunkach stanu nieustalonego w wielu procesach przemysłowych. Teoria penetracji wyraża współczynnik przenoszenia masy po stronie cieczy w kategoriach czasu kontaktu i molekularnej dyfuzyjności gazu w cieczy.