Bernapas melalui paru memiliki dua fungsi: pertama, untuk menyuplai oksigennke dalam darah dan kedua, untuk mengatus keseimbangan asam – basa melalui konsentrasi CO2 di dalam darah. Mekanisme pernapasan berperan untuk ventilasi alveolus,yang melaui dindingnya, O2 dapat berdifusi ke dalam darah, sementara CO2 berdifusi keluar. Gas pernapasan di dalam darah sebagian besar ditranspor dalam bentuk yang terikat. Jumlah yang ditranspor di antaranya bergantung pada konsentrasinya di dalam darah dan aliran darah paru (perfusi). Hal ini merupakan tugas pengaturan pernapasan untuk menyesuaikan ventilasi pada setiap kebutuhan tertentu.

Sejumlah gangguan dapat mempengaruhi pernapasan dengan cara tertentu sehingga akhirnya pengambilan O2 dan pelepasan CO2 yang mencukupi tidak dapat ditahan lagi. Pada penyakit paru obstruktif resistensi aliran saluran pernapasan meningkat sehingga ventilasi alveolus menjadi terhambat. Akibat yang utama dalah hipoventilasi di beberapa alveoli atau semua alveoli. Jika ventilasi semua alveolus sama sekali terhenti, akan terjadi jalan pintas artriovenosa fungsional. Namun, hipoksia menimbulkan kontrikisi pada pembuluh darah yang menyuplai daerah tersebut sehingga mengurangi aliran darah yang menuju alveolus yang kurang mendapat ventilasi.

Pada penyakit paru restriktif, hilangnya jaringan paru yang berfungsi dapat mengurangi luas daerah difusi sehingga dengan cara ini mengganggu pertukaran gas. Pengurangan daerah difusi terjadi juga pada emfisema, suatu keadaan yang ditandai dengan alveoli yang berlumen besar tetapi jumla alveolusnya berkurang. gangguan difusi dapat juga terjadi akibat pemanjangan jarak difusi antara alveolus dan kapiler darah. Jika laveolus dan kapiler sama sekali terpisah satu sama lainakan menimbulkan ruang rugi fungsional (alveolus yang tidak diperdarahi) dan pembentukan jalan napas arteriovenosa.

Penyakit paru restriktif dan obstruktif seperti penyakit kardiovaskular dapat memengaruhi perfusi paru. Perfusi yang menurun mengakibatkan jumlah gas yang ditraspor ke dalam darah menjadi berkurang meskipun saturasi O2 dan pembuangan CO2 di alveolus masih adekuat. Jika resistensi aliran meningkat, kemungkinan dapat terjadi akibat yang serius pada sirkulasi karena seluruh curah jantung harus melalui paru.

Pernapasan juga akan terganggu pada disfungsi pernafasan, serta motoneuron, saraf, dan otot yang diaturnya. Namun, gerakan pernapasan yang terjadi bila paeraturan pernapasan terganggu tidak selalu menimbulkan perubahan di ventilasi alveolus.

Akibat pernapasan yang tidak adekuat dapat menyebabkan hipoksemia, hiperkapnia, atau hipokapnia ( penigkatan atau penurunan CO2) di dalam darah yang kaya oksigen. Suplai oksigen ke dalam sel dan juga pembuangan CO2 dari perifer tidak hanya bergantung pada pernapasan yang adekuat, tapi juga pada transpor oksigen yang tidak terganggu dalam darah dan sirkulasi yang adekuat.