É nos alvéolos que será feita a troca de gases entre o ar e o sangue. O sangue rico em gás carbônico (sangue venoso) chega aos alvéolos pulmonares pelos capilares, e entra em contato com o ar que preenche os alvéolos por sua fina camada de células achatadas. Aí ocorrem as trocas gasosas.
Difusão é o movimento espontâneo dos gases, sem o uso de energia ou esforço por parte do corpo, entre o gás nos alvéolos e o sangue nos vasos capilares dos pulmões. Perfusão é o processo pelo qual o sistema cardiovascular bombeia o sangue pelos pulmões.
Portanto, a difusão nos alvéolos pulmonares se estabelece por diferenças no gradiente de concentração dos capilares, onde o CO2 difunde-se do sangue venoso em direção ao meio externo, havendo a oxigenação do sangue a partir do mecanismo inverso com as moléculas de oxigênio na cavidade pulmonar.
Inspiramos oxigênio porque sua pressão é maior na atmosfera do que dentro dos pulmões. E expiramos gás carbônico porque sua pressão é maior dentro dos pulmões do que na atmosfera. Já a diferença de pressão entre os alvéolos e os capilares sanguíneos, promove a difusão entre essas estruturas.