A respiração externa ocorre através da membrana alveolar-capilar. Dois gases se movem por difusão passiva ao longo de gradientes de pressão parcial:
A difusão é limitada por perfusão para O₂ (equilibra em ~0,25 seg) e limitada por difusão para CO₂ (20× maior solubilidade). O correspondente ventilação-perfusão (V/Q) otimiza a troca; descompasso (shunt, espaço morto) prejudica a oxigenação mais do que a eliminação de CO₂.
Determinantes principais: espessura da membrana, área de superfície, coeficiente de difusão, gradiente de pressão parcial (Lei de Fick). Estados de doença (fibrose, edema, enfisema) alteram essas variáveis.