Durante o período de relaxamento, os ventrículos e dois tipos de válvulas — atrioventriculares (AV) e semilunares — permanecem fechadas. As válvulas AV permitem fluxo de sangue dos átrios para os ventrículos, enquanto as válvulas semilunares impedem refluxo de sangue para o coração. O volume dos ventrículos permanece inalterado durante o período de relaxamento.
As válvulas AV se abrem, e sangue desoxigenado enche os ventrículos a partir dos átrios. A primeira etapa do processo de enchimento é o enchimento rápido, que ocorre conforme sangue flui para os ventrículos vazios e relaxados dos átrios, permitindo que os ventrículos aumentem rapidamente em volume. Os ventrículos permanecem na fase diastólica durante este período.
Um evento de enchimento mais lento ocorre porque a maior parte do volume dos ventrículos já está ocupada por sangue. Os átrios se contraem e forçam o sangue restante dos átrios para os ventrículos. O volume sanguíneo ao final deste período é chamado de volume diastólico final.
Os ventrículos então se contraem. As válvulas AV são forçadas a fechar e por breve momento as válvulas semilunares também ficam fechadas, mantendo o volume dos ventrículos inalterado. A contração contínua dos ventrículos aumenta a pressão neles e força as válvulas semilunares a abrir. O sangue é então forçado para fora dos ventrículos.
Os ventrículos então começam a relaxar, e o sangue na aorta e tronco pulmonar começa a fluir para trás, causando fechamento das válvulas semilunares. O tronco pulmonar divide-se em artérias que levam sangue desoxigenado aos pulmões, enquanto a aorta é a artéria principal que leva sangue do coração ao resto do corpo. O fechamento das válvulas semilunares causa pequeno aumento na pressão arterial. A quantidade de sangue que permanece nos ventrículos durante este período é chamada de volume sistólico final.