Дихання у людини і вищих тварин здійснюється практично повністю через легені. Через шкіру і травний тракт поглинається не більше 1 - 1,5% одержуваного організмом кисню. Оновлення повітря в органах дихання відбувається в результаті ритмічної зміни вдиху і видиху. Частина надходить в дихальні шляхи повітря не бере участі в обміні. Це повітря «шкідливого простору» - носоглотки, трахеї, бронхів і бронхіол, де не відбувається обмін газами вдихуваного повітря і крові. Обсяг його становить 140-150 см3.
Надходження повітря в легені (вдих) є результатом скорочення дихальних м'язів і збільшення обсягу легких. Видих відбувається внаслідок розслаблення дихальних м'язів.
При цьому ребра і грудина опускаються донизу, а більш висока, ніж у грудній порожнині внутрішньочеревний тиск зміщує купол діафрагми в бік легких. При форсованому вдиху в роботу залучаються м'язи верхньої частини тулуба. Форсованого видиху сприяє скорочення м'язів живота.
Легенева вентиляція у спокої становить 5 - 6 дм3. При м'язовій роботі вона зростає до 100 дм3 і більше в 1 хв. Найбільші величини легеневої вентиляції (до 150 дм3 / хв) можуть бути отримані при довільному глибокому і частому диханні (максимальна легенева вентиляція). Обмін газів у легенях відбувається дифузійним шляхом внаслідок різниці в парціальному тиску газів в легенях і крові.
Дифузійна здатність легенів тим вище, чим більше площа газообміну, вище коефіцієнт дифузії і більше розчинність газів у рідині альвеолярних мембран. Зі збільшенням товщини мембрани дифузійна здатність погіршується. Кількість газу, що переходить через стінки легеневих альвеол в одиницю часу, характеризує швидкість дифузії. Вона добре корелює з потужністю роботи і кількістю гемоглобіну в крові.
При збільшенні об'єму крові і швидкості кровотоку в легенях скорочується час контакту повітря і крові. При цьому відбувається різке збільшення надходження кисню в кров, хоча дифузійна здатність легень не змінюється. Це результат збільшення альвеолярно-капілярного градієнта по кисню. Короткочасність контакту повітря і крові компенсується збільшенням швидкості переходу кисню в кров. До складу альвеолярного повітря входять: 13,5 - 15% кисню, 5 - 6% вуглекислого газу і близько 80% азоту. Парціальний тиск кисню (р02) альвеолярного повітря становить 13 - 15 кПа (97,5 - 112,4 мм рт.ст.), а в венозної крові, що притікає до легких, - 8 - 10 кПа (60 - 75 мм рт.ст. .). Ця різниця в р02 і обумовлює дифузію 5 - 6 дм3 кисню в хвилину. Парціальний тиск С02 в венозної крові легеневих капілярів становить близько 6,0 кПа (45 мм рт.ст.), а парціальний тиск в альвеолярному повітрі не більше 5,3 кПа (40 мм рт.ст.). Перепад в тиску, який дорівнює 0,6 - 0,7 кПа, обумовлює швидкий перехід з венозної крові в порожнину альвеол. Цей процес прискорюється також тим, що проникність легеневих мембран для С02 в 25 - 30 разів вище, ніж для 02. До складу повітря, що видихається входять 15 - 18% кисню, 3,5 - 5,0% вуглекислого газу. Кількість азоту залишається Практично незмінним і становить близько 80%.