呼吸系统的主要功能是将氧气吸入肺脏，并转送到血液中，以及排出二氧化碳。吸入的氧气进入肺内并到达肺泡，肺泡及其周围的毛细血管壁各由一层细胞组成，并相互之间紧密连接。氧气极易通过极薄的肺泡壁进入毛细血管的血液中，相反，二氧化碳由血液中进入肺泡内，并由鼻腔和口腔排出。肺内的氧合血液通过肺静脉，进入左心，由此泵出达身体的其余部位。乏氧而富含二氧化碳的静脉血由上、下腔静脉回到右心，由此泵出达肺动脉而至肺脏，摄取氧气和释放二氧化碳。
肺泡与毛细血管的气体交换示意图
呼吸系统的主要功能是交换两种气体：氧气和二氧化碳。这种气体交换发生于肺泡及其周围的毛细血管之间。如图所示，吸入的氧气从肺泡进入毛细血管的血液中，二氧化碳从毛细血管的血液中移出至肺泡。
