Mentre gli uccelli inalano ossigeno ed espellono l'anidride carbonica attraverso la bocca o le narici, proprio come fanno i mammiferi, i loro sistemi respiratori sono più complessi di quelli di altri animali. Gli uccelli presentano organi chiamati sacche d'aria che si collegano ai loro polmoni. Questi sacchi d'aria si estendono in alcune delle ossa cave degli uccelli e aumentano la quantità di gas all'interno dei loro corpi in ogni momento.
Una grande differenza tra la respirazione aviaria e la respirazione dei mammiferi è che gli uccelli non usano un diaframma per pompare aria dentro e fuori dai polmoni. Invece, gli uccelli usano le contrazioni muscolari per muovere le loro gabbie toraciche, che pompano l'aria attraverso i loro corpi. A causa del loro sistema respiratorio allungato, gli uccelli immagazzinano l'aria nei loro corpi per due cicli respiratori. Quando un uccello inspira, l'aria che ha respirato non viene espulsa la prossima volta che espira; invece, l'aria viene espulsa la seconda volta che l'animale espira, poiché impiega un tempo considerevolmente più lungo per viaggiare attraverso il circuito.
I polmoni degli uccelli sono relativamente piccoli, ma se combinati con le sacche d'aria, il volume dell'intero sistema è significativo rispetto alla dimensione del corpo. Oltre alla respirazione, gli uccelli usano i loro sistemi respiratori per aiutare nella termoregolazione.
