Obwohl Vögel wie Säugetiere Sauerstoff einatmen und Kohlendioxid durch den Mund oder die Nasenlöcher ausstoßen, sind ihre Atmungssysteme komplexer als die anderer Tiere. Vögel verfügen über Organe, die als Luftsäcke bezeichnet werden und mit ihren Lungen verbunden sind. Diese Luftsäcke erstrecken sich in einige der hohlen Knochen von Vögeln und erhöhen ständig die Menge an Gas in ihrem Körper.
Ein großer Unterschied zwischen der Atmung von Vögeln und der Atmung von Säugetieren besteht darin, dass Vögel kein Zwerchfell verwenden, um Luft in ihre Lungen hinein und aus ihnen heraus zu pumpen. Stattdessen verwenden Vögel Muskelkontraktionen, um ihren Brustkorb zu bewegen, der Luft durch ihren Körper pumpt. Aufgrund ihres verlängerten Atmungssystems speichern Vögel die Luft für zwei Atemzyklen in ihrem Körper. Wenn ein Vogel einatmet, wird die eingeatmete Luft beim nächsten Ausatmen nicht wieder ausgestoßen; Stattdessen wird die Luft beim zweiten Ausatmen des Tieres ausgestoßen, da es erheblich länger dauert, durch den Kreislauf zu gelangen.
Die Lungen von Vögeln sind relativ klein, aber in Kombination mit den Luftsäcken ist das Volumen des gesamten Systems im Verhältnis zu ihrer Körpergröße signifikant. Zusätzlich zur Atmung nutzen Vögel ihr Atmungssystem, um die Thermoregulation zu unterstützen.