包括肺内气体交换和组织内气体交换。前者是肺泡气体和血液的气体交换，后者是血液与组织细胞的气体交换。气体交换是通过扩散作用实现的，气体总是从浓度大、分压高的地方，向浓度小、分压低的地方扩散。下图示各部气体的分压（单位：mmHg）。吸入新鲜空气使肺泡内氧分压较静脉血氧分压为高，相反，静脉血中二氧化碳分压较肺泡内的二氧化碳分压高，使气体交换得以进行。毛细血管的动脉血与组织细胞之间的气体交换，也是由于存在气体的分压差，通过扩散而达动态平衡的过程。