Trao đổi khí ở phổi diễn ra ở phế nang và máu trong hệ thống mao mạch phân bố dày đặc đến màng các phế nang theo nguyên tắc khuếch tán do có sự chênh lệch áp suất của từng loại khí (áp suất riêng phần) được tính theo tỉ lệ %. Trao đổi khí ở phổi còn gọi là hô hấp ngoài. Trong phế nang áp suất riêng phần của oxy (Po2 ) là 104mmHg và Po2 trong máu đến phổi là 40 mmHg, do đó O2 từ phế nang khuếch tán sang máu. Ở máu ra khỏi phổi Po2 xấp xỉ bằng 104mmHg. Trong khi đó Pco2 trong máu đến phổi là 46mmHg, còn trong phế nang là 40mmHg, nên CO2 khuếch tán từ máu sang phổi. Diện tích bề mặt các mao mạch ở một phổi của người lớn khoảng 60m2 và khoảng cách khuếch tán chỉ là 2 - 3μm, nhỏ hơn một nửa đường kính hồng cầu. Điều này càng tạo điều kiện cho quá trình trao đổi khí giữa phế nang và máu.
