El punto de la respiración, en pocas palabras, es el intercambio de gases entre el aire y la sangre a través de las paredes de los capilares en los alvéolos (pequeñas bolsas de aire terminales en los pulmones). Este intercambio de gases es a través del proceso de difusión impulsado por la diferencia en la concentración de gases (típicamente oxígeno y dióxido de carbono) entre la sangre capilar y el aire en los alvéolos.
Normalmente, la concentración de oxígeno en el aire alveolar es más alta (concentración positiva de oxígeno) que en la sangre capilar, por lo que el oxígeno se difunde en los capilares. Asimismo, la concentración de dióxido de carbono es menor (tensión negativa de dióxido de carbono) en el aire alveolar que en la sangre capilar, por lo que el dióxido de carbono se difunde desde los capilares hacia el saco alveolar para ser expulsado posteriormente durante la exhalación.
El intercambio de gases es ayudado por los músculos respiratorios que sirven para bombear el aire dentro y fuera de los pulmones. En palabras simples, inhalamos oxígeno y exhalamos dióxido de carbono, en realidad, sin embargo, el aire inhalado y exhalado contiene oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua y muchos más, excepto en proporciones relativas ligeramente diferentes debido al intercambio de gases. De hecho, nada en las leyes de la termodinámica impide que una determinada molécula individual de oxígeno o dióxido de carbono atraviese la barrera capilar varias veces antes de ser finalmente expulsada de los pulmones.
