I siti reali di scambio di gas all'interno dei polmoni sono all'interno di piccoli sacchi d'aria chiamati alveoli. Si trovano alla fine dei tubi bronchiali.
Quando una persona inspira, la pressione parziale dell'ossigeno è inferiore negli alveoli, causando la diffusione del gas nei capillari polmonari circostanti, che lo spostano nel flusso sanguigno. Allo stesso tempo, la pressione parziale dell'anidride carbonica è maggiore nei capillari, permettendole di diffondersi dai capillari agli alveoli. Mentre una persona espira, il biossido di carbonio viene rimosso dai polmoni. Il rapporto ventilazione /perfusione descrive la quantità di sangue e gas necessari agli alveoli per un adeguato scambio di gas.