การหายใจ คือขบวนการนำออกซิเจนเข้าไปในปอดซึมเข้าไปทั่วร่างกาย พร้อมทั้งการนำคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นขับออกจากร่างกายทางปอด
การหายใจอาจแบ่งได้เป็น ๒ ตอน คือ
๑. การหายใจภายนอก (external respiration) เป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างออกซิเจนของอากาศหายใจเข้าในปอดกับ คาร์บอนไดออกไซด์ในหลอดเลือดฝอยของปอด
๒. การหายใจภายใน (internal respiration) เป็นการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างเซลล์และสารน้ำที่อยู่รอบๆ เซลล์ ซึ่งรวมถึงการใช้ออกซิเจนของเซลล์ด้วย รวมเรียกว่า การหายใจของเซลล์ (cell respiration) ซึ่งจะไม่กล่าวในที่นี้
เพื่อความสะดวกในการศึกษาอาจแบ่งออกเป็น ๓ หัวข้อ คือ
๑) การระบายอากาศหายใจ (pulmonary ventilation) ได้แก่ วิธีการที่อากาศผ่านเข้าออกระหว่างอากาศภายนอกและถุงลม ซึ่งจะได้กล่าวละเอียดต่อไป
๒) การซึมผ่านและการขนส่ง (diffusion and transportation)ของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในปอดและในเลือด
๓) การปรับระดับการหายใจ (regulation of respiration)รวมทั้งกลไกที่ทำให้หายใจ
กายวิภาคศาสตร์ของทางเดินอากาศหายใจที่มีความสำคัญในทางสรีรวิทยา
ทางเดินอากาศหายใจ แบ่งได้เป็น ๒ ส่วน คือ
ก. ทางผ่านอากาศ ตั้งแต่จมูก ปาก กล่องเสียงไปถึง หลอดลมฝอยส่วนปลายสุด (terminal bronchiole) ทางเดินส่วนนี้ทำหน้าที่เป็นทางผ่านของอากาศ และช่วยทำให้อากาศอุ่นและชื้นขึ้นด้วย แต่ไม่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซเลย
ข. หน่วยการหายใจ (respiratory unit) ได้แก่ส่วนของทางเดินอากาศหายใจ ตั้งแต่หลอดลมฝอยส่วนหายใจ (respiratory bronchiole) ลงมาจนถึงถุงลม ส่วนนี้ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนก๊าซ
ถุงลม (alveolus) มีจำนวนเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในผู้ใหญ่จะมีประมาณข้างละ ๓๐๐ ล้านถุง ถุงลมมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ ๐.๒๕ มิลลิเมตร คิดเป็นพื้นที่ผิวหน้าประมาณ ๖๐-๘๐ ตารางเมตร ระหว่างผนังของถุงลมมีหลอดเลือดฝอยกระจายอยู่ในลักษณะตาข่าย ฉะนั้นเลือดกับอากาศในถุงลมจะถูกกั้นโดยเยื่อบางๆ ของถุงลมและของหลอดเลือดฝอยเท่านั้น โดยปกติแผ่นเยื่อมีความหนาเพียง ๐.๑๕-๐.๔ ไมครอน ซึ่งทำให้การแลกเปลี่ยนก๊าซดำเนินไปได้ดี
อากาศหายใจเข้า (inspired air) หรืออากาศในห้องมีส่วนประกอบที่สำคัญคือ ออกซิเจน ไนโตรเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ (เล็กน้อย) อากาศหายใจเข้าจะมีส่วนประกอบคงที่เสมอแม้ว่าจะอยู่ที่ระดับน้ำทะเลหรืออยู่ระดับสูง
อากาศหายใจออก (expired air) มีส่วนประกอบเปลี่ยนแปลงไปได้แล้วแต่ความลึกและความถี่ของการหายใจ และแม้การหายใจแต่ละครั้งก็แตกต่างกันได้
อากาศถุงลม (alveolar air) มีส่วนประกอบค่อนข้างคงที่โดยอาศัยกลไกการควบคุมการหายใจ
