生理的な呼吸とは、外界から組織内の細胞へ酸素が移動し、逆に二酸化炭素が排出されることです。
呼吸の生理的な定義は、生化学的な定義とは異なり、生物が栄養素を酸化し、老廃物を放出することによってエネルギー（ATPとNADPHの形で）を得る代謝プロセスを指します。
肺のガス交換は換気と灌流によって行われます。
肺でのガス交換は、換気と灌流によって行われます。換気とは、肺の空気の出入りのことで、灌流とは、肺の毛細血管における血液の循環のことです。 哺乳類の生理的な呼吸は、吸った息と吐いた息の呼吸サイクルがあります。 吸入（息を吸う）は、通常、肺胞内の空気と肺毛細血管内の血液との間でガス交換のプロセスが行われる肺に空気を取り込む能動的な動きである。 横隔膜の筋肉が収縮すると、呼吸器系の弾性体、抵抗体、慣性体によって引き起こされる圧力に等しい圧力変化が生じる。
呼吸の過程では、1回の吸気（1回の呼吸で約350ml）で肺胞が大気で満たされることはありませんが、吸った空気は慎重に希釈され、機能的残存容量と呼ばれる大量の気体（成人の人間で約2.5リットル）と十分に混合され、1回の呼気の後に肺に残り、その気体組成は周囲の空気とは著しく異なります。 生理学的な呼吸は、機能的残存容量の組成が一定に保たれ、肺毛細血管の血液中に溶け込んでいるガスと平衡するようなメカニズムを含んでおり、その結果、全身に行き渡る。 このように、正確な用法では、breathingとventilationという言葉は、respirationの同義語ではなく、hyponymsである。しかし、正確な用法に従うならば、ventilation rateに一貫して置き換える必要があるにもかかわらず、respiratory rate(RR)という用語が医療現場で定着しているため、ほとんどの医療従事者でさえ、この処方箋は一貫して守られていない。