Oddychanie tlenowe to kataboliczny proces odbywający się na poziomie komórkowym w wyniku którego powstaje ATP - uniwersalny nośnik energii w komórce, która jest niezbędna do podtrzymania wszelkich funkcji życiowych organizmu.
Wymiana gazowa polega na dostarczaniu do organizmu tlenu, a usuwaniu z niego dwutlenku węgla, odbywa się to na drodze dyfuzji (zgodnie z gradientem stężeń) - podczas wdechu tlen dyfunduje z powietrza pęcherzykowego (miejsca o jego wyższym ciśnieniu parcjalnym) do krwi przepływającej przez włosowate naczynia krwionośne (miejsca o jego niższym ciśnieniu parcjalnym), natomiast podczas wydechu dwutlenek węgla dyfunduje z krwi (miejsca o jego wyższym ciśnieniu parcjalnym) do powietrza pęcherzykowego (miejsca o jego niższym ciśnieniu parcjalnym).