Les alligators respirent en inhalant de l'air dans leurs poumons. Ils n'ont pas de branchies et ne peuvent pas respirer sous l'eau, bien qu'ils puissent rester sous l'eau pendant des intervalles allant jusqu'à deux heures, et on pense qu'ils peuvent tenir leur respirer encore plus longtemps si nécessaire.
Les poumons d'alligator ont un flux d'air unidirectionnel, ce qui signifie que l'air qui circule dans les poumons est en grande partie de l'air frais et a une teneur élevée en oxygène. Les poumons des oiseaux ont également un flux d'air unidirectionnel. Les poumons des mammifères ont un flux d'air bidirectionnel, ce qui signifie que l'air entre et sort des poumons. Pour cette raison, l'air entrant dans les poumons d'un mammifère est mélangé à de l'air qui est dans les poumons depuis un certain temps. Cet air mélangé a moins d'oxygène. Dans les poumons d'alligator, plus d'oxygène est disponible pour se diffuser dans le sang.
Les alligators vivent principalement en eau douce. Ils ont tendance à s'immerger sous l'eau pendant 10 à 15 minutes. Lorsqu'un alligator va sous l'eau, ses narines, ses oreilles et sa gorge sont automatiquement fermées par un rabat. Ces volets empêchent l'eau de pénétrer dans les poumons ou l'estomac. Les alligators ralentissent leur rythme cardiaque et ferment certaines lignes sanguines dans leur corps, permettant ainsi à plus de sang d'atteindre les organes vitaux. Le sang transporte l'oxygène vers ces organes, ce qui retarde le besoin de respirer de l'alligator.
