Schimbul de gaze are loc în alveole printr-o difuzie simplă. Sângele care trece prin alveole este bogat în dioxid de carbon și foarte slab în oxigen. Moleculele de gaz curg în mod natural în direcția unei concentrații mai scăzute, prin membrana de schimb subțire a gazului, care are numai două celule groase.
Alveoli sunt mici structuri tip balon care se umflă cu fiecare inhalare. Membranele care înconjoară aceste saculete mici sunt doar o celulă groasă și sunt acoperite cu un lichid special pentru a permite umflarea și dizolvarea gazelor. Acest lichid conține o substanță care reduce tensiunea superficială, care ar putea duce la colaps alveolar. Saculele au vase mici de sânge în contact direct cu ele, iar aceste vase de sânge au și pereți care au doar o grosime celulară.
Alveolele sunt umflate atunci când diafragma contractează și extinde cavitatea toracică. Acest lucru face ca presiunea din alveole să scadă sub presiunea atmosferică, iar aerul să se grăbească să se umfle. Cu toate acestea, amestecul de gaze din plămâni este foarte diferit de amestecul din aer, deoarece plămânii eliberează în mod constant dioxid de carbon. Organismul consumă în mod constant oxigen și creează dioxid de carbon prin procese metabolice, iar plămânii nu se golesc complet la expirație.
