包括肺內氣體交換和組織內氣體交換。前者是肺泡氣體和血液的氣體交換，后者是血液與組織細胞的氣體交換。氣體交換是通過擴散作用實現的，氣體總是從濃度大、分壓高的地方，向濃度小、分壓低的地方擴散。下圖示各部氣體的分壓（單位：mmHg）。吸入新鮮空氣使肺泡內氧分壓較靜脈血氧分壓為高，相反，靜脈血中二氧化碳分壓較肺泡內的二氧化碳分壓高，使氣體交換得以進行。毛細血管的動脈血與組織細胞之間的氣體交換，也是由于存在氣體的分壓差，通過擴散而達動態平衡的過程。