Wymiana gazowa w pęcherzykach następuje po prostej dyfuzji. Krew przepływająca obok pęcherzyków płucnych jest bogata w dwutlenek węgla i bardzo uboga w tlen. Cząsteczki gazu w naturalny sposób przepływają w kierunku niższego stężenia przez cienką membranę wymiany gazowej, która ma tylko dwie komórki grubości.
Pęcherzyki płucne są maleńkimi balonowymi strukturami, które wypełniają się podczas każdej inhalacji. Membrany, które otaczają te małe worki, mają grubość tylko jednej komórki i są pokryte specjalnym płynem umożliwiającym napełnianie i rozpuszczanie gazów. Płyn ten zawiera substancję, która zmniejsza napięcie powierzchniowe, które mogłoby spowodować zapadnięcie się pęcherzyków płucnych. Woreczki mają malutkie naczynia krwionośne w bezpośrednim kontakcie z nimi, a te naczynia krwionośne mają również ściany, które mają grubość tylko jednej komórki.
Pęcherzyki są napompowane, gdy przepona kurczy się i rozszerza jamę klatki piersiowej. To powoduje, że ciśnienie w pęcherzykach spada poniżej ciśnienia atmosferycznego i powietrza, aby przyspieszyć, aby je nadmuchać. Jednak mieszanina gazów w płucach różni się znacznie od mieszaniny w powietrzu, ponieważ płuca stale uwalniają dwutlenek węgla. Ciało stale zużywa tlen i wytwarza dwutlenek węgla w procesach metabolicznych, a płuca nie opróżniają się całkowicie podczas wydechu.
