Como todos os mamíferos, os cães dependem dos pulmões para a respiração. A jornada do ar começa nas narinas, passa pela cavidade nasal, faringe, laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos, finalmente chegando aos alvéolos onde a troca gasosa ocorre através da membrana alveolar-capilar. O oxigênio entra na corrente sanguínea enquanto o dióxido de carbono é expelido.
A respiração é impulsionada pelo diafragma e músculos intercostais. Durante a inalação, o diafragma se contrai e se achata, expandindo a cavidade torácica e atraindo o ar. A exalação é tipicamente passiva à medida que o diafragma relaxa.
Ao contrário dos humanos, os cães têm glândulas sudoríparas mínimas — apenas nas almofadas das patas. Seu principal mecanismo termorregulatório é o ofegante: respiração rápida e superficial que promove resfriamento evaporativo das superfícies úmidas da língua, cavidade oral e trato respiratório superior. Esta dissipação eficiente de calor permite que os cães mantenham a temperatura corporal durante o exercício ou em ambientes quentes.