Die eigentlichen Orte des Gasaustauschs in der Lunge befinden sich in winzigen Luftbläschen, den Alveolen. Sie befinden sich am Ende der Bronchien.
Wenn eine Person einatmet, ist der Sauerstoffpartialdruck in den Alveolen niedriger, wodurch Gas in die umgebenden Lungenkapillaren diffundiert, die es in den Blutkreislauf transportieren. Gleichzeitig ist der Partialdruck des Kohlendioxids in den Kapillaren höher, wodurch es von den Kapillaren in die Alveolen diffundieren kann. Beim Ausatmen wird das Kohlendioxid aus der Lunge entfernt. Das Ventilations-/Perfusionsverhältnis beschreibt die Menge an Blut und Gas, die die Alveolen für einen ausreichenden Gasaustausch benötigen.