Les sites réels d'échange gazeux dans les poumons se trouvent dans de minuscules sacs d'air appelés alvéoles. Ils se trouvent à l'extrémité des bronches.
Lorsqu'une personne inhale, la pression partielle d'oxygène est plus faible dans les alvéoles, provoquant la diffusion du gaz dans les capillaires pulmonaires environnants, qui le déplacent dans la circulation sanguine. Simultanément, la pression partielle de dioxyde de carbone est plus élevée dans les capillaires, ce qui lui permet de diffuser des capillaires vers les alvéoles. Lorsqu'une personne expire, le dioxyde de carbone est éliminé des poumons. Le rapport ventilation/perfusion décrit la quantité de sang et de gaz dont les alvéoles ont besoin pour un échange gazeux adéquat.