Wymianę gazową można podzielić na zewnętrzną oraz wewnętrzną. Wymiana gazowa zewnętrzna zachodzi między pęcherzykami płucnymi a krwią, zaś wewnętrzna - między krwią a komórkami ciała. Proces wymiany gazowej, zarówno w płucach, jak i w tkankach, zachodzi na zasadzie dyfuzji.  Gazy oddechowe tj. tlen i dwutlenek węgla przenikają z miejsca o wyższym stężeniu do miejsca o niższym stężeniu Wdychane powietrze, znajdujące się w pęcherzykach płucnych zawiera więcej tlenu niż krew, dlatego tlen przenika ze światła pęcherzyków płucnych do krwi. Odwrotnie jest z dwutlenkiem węgla - więcej tego gazu znajduje się we krwi, dlatego przenika on do wnętrza pęcherzyka płucnego. Po przeniknięciu tlenu do krwi, następuje jego związanie z hemoglobiną krwinek czerwonych. Wraz z krwią, tlen jest transportowany po organiźmie, a docierając do komórek ciała zostaje odłączony od hemoglobiny i przenika do wnętrza komórki. Dwutlenek węgla natomiast zostaje przetransportowany z tkanek do krwi i rozpuszczając się w osoczu (choć w niewielkim stopniu wiązany jest przez hemoglobinę) wędruje wraz z krwią do płuc.