Der Gasaustausch findet in den Alveolen durch einfache Diffusion statt. Das an den Alveolen vorbeiströmende Blut ist reich an Kohlendioxid und sehr arm an Sauerstoff. Die Gasmoleküle strömen auf natürliche Weise in Richtung geringerer Konzentration durch die dünne Gasaustauschmembran, die nur zwei Zellen dick ist.
Alveolen sind winzige ballonartige Strukturen, die sich bei jeder Inhalation aufblasen. Die Membranen, die diese winzigen Säckchen umgeben, sind nur eine Zelle dick und mit einer speziellen Flüssigkeit beschichtet, um das Aufblasen und Lösen von Gasen zu ermöglichen. Diese Flüssigkeit enthält eine Substanz, die die Oberflächenspannung reduziert, die sonst zum Kollabieren der Alveolen führen könnte. Die Beutel haben winzige Blutgefäße in direktem Kontakt mit ihnen, und diese Blutgefäße haben auch Wände, die nur eine Zelle dick sind.
Die Alveolen werden aufgeblasen, wenn sich das Zwerchfell zusammenzieht und die Brusthöhle ausdehnt. Dadurch sinkt der Druck in den Alveolen unter den atmosphärischen Druck und Luft strömt ein, um sie aufzublasen. Das Gasgemisch in der Lunge unterscheidet sich jedoch stark von dem in der Luft, da die Lunge ständig Kohlendioxid freisetzt. Der Körper verbraucht ständig Sauerstoff und erzeugt durch Stoffwechselprozesse Kohlendioxid, und die Lunge entleert sich beim Ausatmen nicht vollständig.
