Der Gasaustausch findet in den Alveolen der Lunge statt, bei denen es sich um winzige Bläschen an den Enden der terminalen Bronchiolen handelt. Die ausgetauschten Gase sind Sauerstoff und Kohlendioxid.
Die Gase können auf Höhe der Alveolen leicht ausgetauscht werden, da diese Säcke nur ein oder zwei Zellen dick sind und eine große Oberfläche haben. Auch die Lunge enthält Hunderte von Millionen davon. Die Kapillaren, die in die Alveolen fließen, sind auch nur etwa eine Zelle dick und Blutzellen können sie nur einzeln passieren.
Eine der Funktionen des Blutes besteht darin, Sauerstoff in die Körperzellen zu bringen. Wenn dem Blut sein Sauerstoff entzogen ist, kehrt es über die Lungenarterie in die Alveolarkapillaren der Lunge zurück. In den Alveolen angekommen, wird das Kohlendioxid aus dem Blut von den Alveolen nach oben durch die Bronchien der Lunge und die Luftröhre ausgeschieden und dann durch Ausatmen aus dem Körper ausgeschieden.
Gleichzeitig dringt Sauerstoff in die Alveolen ein und die Alveolen senden Sauerstoff an die Kapillaren. Die Kapillaren geben dann dem erschöpften venösen Blut Sauerstoff. Dieses sauerstoffreiche Blut wird durch die Kapillaren zum Herzen geleitet.