El movimiento destinado a proporcionar el ingreso del aire en los pulmones se denomina inspiración y el que lo expulsa espiración. La primera se consigue gracias a la contracción de diversos músculos, especialmente los intercostales (situados en los espacios entre las costillas) y el diafragma, que expanden la cavidad torácica en todo su diámetro. 

Dicha expansión ejerce sobre los pulmones una especie de succión de efecto análogo al de una ventosa, y éstos, al ensancharse, aspiran aire hacia su interior, de un modo parecido a como ocurre con un acordeón. Después de la inspiración se produce la espiración. Esta se logra gracias a que el pulmón es un órgano elástico que, una vez distendido, vuelve de nuevo a la posición de reposo.

Los movimientos respiratorios no son automáticos como los del corazón, puesto que los músculos encargados de ello dependen de una serie de nervios a su vez gobernados por un centro nervioso, llamado respiratorio, el cual está subordinado a la composición de la sangre. El anhídrido carbónico contenido en la sangre venosa debe ser descargado y sustituido por oxígeno. Pues bien, si la masa sanguínea contiene excesiva cantidad de anhídrido carbónico indica que la aireación no es suficiente. En este caso es necesaria una respiración más profunda y rápida. Esta aceleración se logra gracias a que el propio anhídrido carbónico en exceso estimula el centro respiratorio.

Es muy conveniente que el aire atmosférico penetre en el organismo por la nariz y no por la boca, ya que las fosas nasales, en primer lugar, lo calientan hasta alcanzar una temperatura de unos 34º al llegar a la faringe. Una vez en ella, adquiere bastante humedad, hecho que asimismo tiene mucha importancia, porque el epitelio que la recubre posee unas pestañas o cilios vibrátiles que al moverse limpian el aire de impurezas, tales como el polvo y hacen progresar el moco segregado hacia el exterior y, en presencia de una exagerada sequedad, los movimientos de las pestañas se paralizan para mantener húmeda la faringe.

La cantidad de aire que penetra, durante una inspiración tranquila, en los pulmones de un hombre adulto es de unos 500 cc. En cambio, si la inspiración es lo más profunda posible, aquella cantidad se amplía hasta 2 litros. En total, pues, se movilizan durante una inspiración y espiración, ambas forzadas al máximo, unos 4 litros de aire, cantidad que varía mucho con el sexo, la edad, la talla y el peso del individuo. En el pulmón permanece siempre 1 litro o 1,50 litros de aire residual, incluso tras una espiración forzada. En condiciones de reposo, la frecuencia respiratoria oscila entre 16 y 20 por minuto, pero en los niños es más rápida.

Los cambios gaseosos entre el aire y la sangre se efectúan en los alvéolos pulmonares y como la sangre debe ponerse en contacto con todos ellos, necesita distribuirse por los capilares, cuyo número supera los 1.000 millones. La cantidad de oxígeno que contiene la sangre venosa es sólo de 14 volúmenes por ciento, porcentaje que se eleva después al convertirse en arterial, hasta un 20%. En cambio, el anhídrido carbónico contenido en la sangre venosa de un 3,5% desciende durante la arterialización a un 2,5%. El aire procedente de la atmósfera, o sea el inspirado, posee 21 % de oxígeno y 0,03 de carbónico. Al que sale del pulmón, por el contrario, sólo le queda un 15 a 17% de oxígeno, mientras que se ha cargado de carbónico hasta el 3-4%.