La respirazione esterna o lo scambio di gas polmonare avviene nei polmoni, tra l'ambiente esterno e i capillari sanguigni dei polmoni. La respirazione esterna rimuove il biossido di carbonio dal sangue e ricarica il sangue con l'ossigeno. Lo scambio di gas viene effettuato a causa di un gradiente di pressione.
I gas si diffondono dall'aria nel sangue capillare dei polmoni a causa della differenza nelle pressioni parziali dei due gas. Lo scambio di anidride carbonica con ossigeno non può verificarsi se le pressioni dei gas sono le stesse. La pressione di un gas è una funzione della concentrazione di quel gas nella miscela. Il movimento del gas si verifica dalla sua alta regione di concentrazione all'area della sua bassa concentrazione. Poiché la concentrazione di ossigeno è più alta nell'aria che nel sangue, si diffonde nel sangue.