Powietrze wdychane jest przez jamę nosową i usta, gdzie jest filtrowane, ogrzewane i nawilżane. Następnie jest transportowane przez gardło, krtań i tchawicę do oskrzeli i pęcherzyków płucnych. W pęcherzykach zachodzi wymiana gazowa. Krew dopływająca do płuc z prawej komory serca zostaje utlenowana oraz oddaje nadmiar . Bogata w tlen krew płynie do lewej komory serca, skąd rozejdzie się po całym ciele. Wymiana i pomiędzy pęcherzykami płucnymi a krwią odbywa się dzięki różnicy ciśnień tych gazów w płucach i krwi. Dyfuzja gazów w płucach zachodzi przez błonę pęcherzykowo-włośniczkową o grubości 0,5 µm. Tlen o większym powinowactwie wypiera wodór z uprotonowanej hemoglobiny i przyłącza się do niej. Powstaje oksyhemoglobina i wolny jon wodorowy. 1 g hemoglobiny może związać około 1,34 ml tlenu.
Jon wodorowy łączy się z jonem wodorowęglanowym przechodzącym do erytrocytów z osocza i powstaje kwas węglowy, który pod wpływem anhydrazy węglanowej rozpada się na dwutlenek węgla i wodę.
Z powodu różnicy prężności dwutlenek węgla dyfunduje do pęcherzyków, skąd jest wydalany podczas wydechu.