Газообмін відбувається в мільйонах альвеол у легенях і капілярах, що обплітають їх. Як показано нижче, кисень, що вдихається, переміщається з альвеол у кров у капілярах, а вуглекислий газ – із крові в капілярах у повітря в альвеолах.

Сутність процесу газообміну полягає в переході кисню з альвеолярного повітря до венозної крові, що циркулює по легеневих капілярах (поглинання кисню), і в переході вуглекислого газу з венозної крові до альвеолярного повітря (виділення вуглекислого газу).

У крові кисень з’єднується з гемоглобіном і транспортується до тканин. У тканинах кисень із капілярів великого кола кровообігу дифундує в тканинну рідину, а з неї – у клітини, де використовується для окиснення органічних речовин.

Через стінки капілярів та альвеол відбувається газообмін між повітрям з альвеол (альвеолярне повітря) та кров’ю: кров віддає вуглекислий газ і отримує кисень, тобто перетворюється на артеріальну. Артеріальна кров виходить із легень через легеневі вени і прямує до серця.