El procés fonamental que té lloc als pulmons és l’intercanvi de gasos entre l’aire i la sang, o difusió alvèolo-capil·lar, que consisteix en el pas d’O₂ de l’aire a la sang capil·lar, i de CO₂ en sentit contrari. Aquest procés té lloc gràcies a un mecanisme de difusió passiva dels gasos, que tendeix a igualar llur concentració a ambdós costats de la membrana alvèolo-capil·lar.