毛细管作用是液体从细孔或毛细管内流出、流入，受到毛细管内表面张力的作用。具体地说，水分子在形成水面张力的同时，也有向上靠拢的趋势，所以当在毛细管内形成一条水柱时，水分子在向上移动的同时，会把下方的水分子也一起带上，从而使水分向上移动。
毛细管作用在自然界中很常见，如植物中的水分输送机制就是依靠着毛细管作用来完成的。植物根部吸收到地下水后，通过毛细管作用，将水分输送至植物各个部位。
毛细管作用还能解释为何一些物质会被吸附。当水分子朝着某个固体表面移动时，就会因毛细管作用被吸附至该表面。举例来说，在一个水滴形成过程中，如果有一条小毛细管，那么水滴就会保持在该毛细管内，因为水分子受到了该毛细管的吸引。
毛细管作用不仅能解释吸附现象，还与气泡的产生有关。当液体内部发生变化，例如溶解气体或通过化学反应产生气体时，气体便会在液体内形成气泡。这些气泡也可看做微小的毛细管，水分子借助毛细管作用便能够在气泡内成为水蒸气。
