Trao đổi khí giữa các không gian phế nang và mao mạch. Chức năng của hệ hô hấp là trao đổi hai chất khí: khí ôxi và khí cacbonic. Sự trao đổi diễn ra trong hàng triệu phế nang trong phổi và các mao mạch bao bọc chúng. Như hình dưới đây, oxy hít vào di chuyển từ phế nang đến máu trong mao mạch, và carbon dioxide di chuyển từ máu trong mao mạch đến không khí trong phế nang.