Attraverso le vie respiratorie l'aria ricca di ossigeno e povera di anidride carbonica arriva negli alveoli polmonari, che sono dei sacchettini contornati da tanti capillari. L'ossigeno passa nel sangue e si combina con l'emoglobina, componente del sangue contenuta nel globuli rossi, che hanno il compito di trasportare l'ossigeno in tutto il corpo. Pertanto la quantità di ossigeno che può entrare nel sangue dipende dalla quantità di globuli rossi presenti nel sangue, e non dalla quantità d'aria che respiriamo: infatti se raddoppiamo o triplichiamo la quantità di aria inspirata non aumenta la quantità di ossigeno che si combina con l'emoglobina, poiché il numero dei globuli rossi non aumenta all'aumentare della respirazione.
L'ossigeno che ha potuto combinarsi con l'emoglobina viene trasportato e ceduto alle cellule che ne hanno bisogno per la loro attività: prendono l'ossigeno dal sangue e gli cedono anidride carbonica.