La principale fonction des poumons est de permettre à de l'O₂ contenu dans l'air ambiant de pénétrer dans le sang veineux mêlé et à du CO₂ du sang veineux mêlé d'être rejeté dans l'air ambiant. Cette fonction d'hématose implique le transport des gaz (O₂ et CO₂) par convection entre l'air ambiant et les alvéoles, et un phénomène de diffusion des gaz entre les alvéoles et le sang contenu dans les capillaires pulmonaires. Le transport des gaz vers les tissus se fait par voie sanguine, l'O₂ étant principalement transporté sous forme liée à l'hémoglobine. Les échanges gazeux au niveau des tissus font de nouveau intervenir un processus de diffusion. C'est la respiration cellulaire qui consomme de l'O₂ et produit du CO₂ afin de fournir l'énergie nécessaire au métabolisme cellulaire. De façon très schématique, la consommation d'O₂ et la production de CO₂ par les tissus dictent le fonctionnement de l'appareil cardiovasculaire (transport des gaz par le sang) et de l'appareil respiratoire : les grandeurs régulées sont les pressions partielles artérielles en CO₂ (grandeur dont dépend le pH sanguin) et en O₂. Le renouvellement du gaz alvéolaire est assuré par un système mécanique actif (muscles ventilateurs). La compréhension de ces différentes étapes est un préalable à l'interprétation de bien des signes cliniques présents dans les maladies cardiaques ou respiratoires ; c'est également la clé de voûte sur laquelle repose l'interprétation des explorations de la fonction respiratoire.