O ar entra no sistema respiratório através do nariz ou boca, onde é filtrado, aquecido e umidificado. Ele viaja pela faringe e laringe, através da traqueia, e entra na árvore brônquica (brônquios → bronquíolos) até alcançar os alvéolos — pequenos sacos aéreos de paredes finas agrupados no final dos bronquíolos respiratórios.
Cada alvéolo é cercado por uma densa rede de capilares pulmonares. Aqui, o oxigênio difunde através da membrana alvéolo-capilar para o sangue, ligando-se à hemoglobina nos glóbulos vermelhos. Simultaneamente, o dióxido de carbono difunde do sangue para os alvéolos para ser exalado. O sangue rico em oxigênio então viaja através das veias pulmonares para o coração esquerdo e é bombeado para o corpo.
Os centros respiratórios na medula e ponte ajustam automaticamente a taxa e profundidade da respiração com base no feedback de:
Alto CO₂ / baixo pH → aumento da taxa e profundidade. O₂ adequado / pH normal → diminuição do impulso. Esse controle homeostático garante troca gasosa contínua.