Seesterne nehmen Sauerstoff auf und geben Kohlendioxid durch ihre Röhrenfüße, dünne Haut und ein Loch auf ihrem Körper ab und zirkulieren die Gase über ein Wasser-Gefäß-System durch ihren Körper. Ihr Atmungssystem ist rudimentär und manchmal nicht vorhanden.
Seesterne sind auf Osmose angewiesen, den Prozess, bei dem sich Partikel durch eine Membran bewegen, um Sauerstoff aus dem umgebenden Wasser zu sammeln und Kohlendioxid zu zerstreuen. Das Loch an der Oberseite ihres Körpers wird Madreporit genannt. Wasser wird durch den Madreporit gesammelt und füllt einen Hohlraum in der Mitte des Körpers des Seesterns, der als Coelom bezeichnet wird. Das Coelom wird von einer Reihe von Körperkanälen durchzogen, die von der Mitte des Seesterns bis zu den Spitzen jedes Arms verlaufen. Diese Kanäle füllen sich mit dem Wasser aus dem Coelom. Auch die an diese Kanäle angeschlossenen Rohrfüße füllen sich mit Wasser. Kohlendioxid fließt dann durch die dünne Haut der Röhrenfüße und des Körpers des Seesterns in das umgebende Wasser, während Sauerstoff durch die Hautmembran und in den Körper des Seesterns wandert. Das Wasser-Gefäß-System, das Netzwerk von mit Wasser gefüllten Kanälen, die den Körper des Seesterns durchschneiden, transportiert dann den Sauerstoff durch den Seestern. Das Wasser-Gefäß-System macht dasselbe mit Nährstoffen aus den Mahlzeiten des Seesterns und fungiert daher als Atmungs-, Kreislauf- und Verdauungssystem des Seesterns.
