Les voies respiratoires sont divisées en deux grandes parties : les voies respiratoires supérieures et inférieures. Les voies respiratoires supérieures incluent les cavités nasales, le pharynx et le larynx. Elles ont pour rôle de filtrer, chauffer et humidifier l'air inspiré. Les voies respiratoires inférieures comprennent la trachée, les bronches, les bronchioles et les alvéoles pulmonaires. Les alvéoles pulmonaires sont le site principal des échanges gazeux avec le sang.

L'inspiration est un processus actif où les muscles intercostaux et le diaphragme se contractent. Cette contraction augmente le volume de la cavité thoracique, réduisant la pression intra-alvéolaire en dessous de la pression atmosphérique. L'air est ainsi aspiré dans les poumons.

L'expiration est généralement un processus passif qui résulte du relâchement des muscles inspiratoires, diminuant le volume de la cavité thoracique et augmentant la pression intra-alvéolaire au-dessus de la pression atmosphérique. L'air est ainsi expulsé des poumons. Lors d'une expiration forcée, d'autres muscles, tels que les muscles abdominaux, sont sollicités.

Le rythme et la profondeur de la respiration sont contrôlés par le système nerveux central, principalement par le centre respiratoire situé dans le bulbe rachidien. Ce centre intègre des informations provenant de différents récepteurs sensitifs, tels que les chimiorécepteurs qui détectent les concentrations de CO2 et d'O2 dans le sang.

Les échanges gazeux se produisent par diffusion simple à travers la membrane alvéolocapillaire. L'O2 diffuse des alvéoles, où sa pression partielle est élevée, vers le sang, où sa pression est plus basse. Inversement, le CO2 diffuse du sang vers les alvéoles pour être expiré.