Повітря, проходячи через бронхи та бронхіоли, заповнює велику кількість альвеол — легеневих пухирців, у яких здійснюється газообмін між кров'ю та альвеолярним повітрям. Стінки альвеол складаються з тонкої плівки, яка вміщає велику кількість еластичних волокон. Завдяки цьому альвеолярні стінки можуть розширюватися, тим самим збільшувати обсяг альвеол. Діаметр кожної альвеоли становить близько 0,2 мм. А площа її поверхні близько 0,125 мм². В легенях дорослої людини близько 700 млн. альвеол. Тобто, загальна площа їх поверхні становить близько 90 м². Таким чином, дихальна поверхня в 60—70 раз перевищує поверхню шкіряного покриву людини. При глибокому вдиху альвеоли розтягуються, і дихальна поверхня сягає 250 м², перевищуючи поверхню тіла більш ніж в 125 разів.
Сутність процесу газообміну полягає в переході кисню з альвеолярного повітря у венозну кров, яка циркулює по легеневих капілярах (поглинання кисню), і в переході вуглекислого газу з венозної крові в альвеолярне повітря (виділення вуглекислого газу). Цей обмін проходить через тонкі стінки легеневих капілярів за законами дифузії, внаслідок різниці парціальних тисків газів в альвеолах і крові.
Збагачена киснем кров з легенів розноситься по всій кровоносній системі, віддаючи для збагачення тканин кисень і забираючи від них вуглекислий газ. Кисень, що надходить у кров, доставляється в усі клітини організму. У клітинах відбуваються важливі для життя окисні процеси. Віддаючи кисень клітинам, кров захоплює вуглекислоту та доставляє їх в альвеоли. Цей процес і є внутрішнім, або тканинним диханням. Шляхи надходження кисню, використання його в окислювальних процесах і механізм зворотного транспорту вуглекислого газу складають єдину систему дихання (транспорту газів). Розрізняють два види дихання: зовнішнє і тканинне (внутрішнє). Традиційно вважають, що клітинне (внутрішнє) дихання вивчає біохімія, а інші процеси – фізіологія.
Під системою дихання розуміють комплекс структур, які беруть участь у газообміні, і механізми їх регуляції. Завдання системи транспорту газів полягає у забезпеченні організму такою кількістю кисню, яка адекватна його енергетичним потребам. Сумарним показником активності дихальної системи є споживання кисню (СК) за 1 хв. У дорослої людини у стані спокою СК становить близько 3,5 мл (хв/кг). Підвищення функціонального стану будь-якого органа супроводжується зростанням СК. Особливо значно збільшується СК під час роботи м'язів. Виконання фізичної роботи потребує посилені функції всіх органів системі транспорту газів. З'являється задишка. Вона виникає і при багатьох захворюваннях, які порушують функцію системи дихання.
