Unsere Körperzellen brauchen ständigen Sauerstoffnachschub. Das Atemzentrum im Gehirn sorgt automatisch dafür, dass einem die Luft nicht ausgeht.

Es steuert primär die so genannte „äußere Atmung“ (auch: Lungenatmung), für die  eine Reihe von Muskeln wie das und die Zwischenrippenmuskeln zuständig ist. Beim Einatmen dehnen sie z. B. den Brustkorb und mit ihm die Lunge. In der Lunge entsteht ein Unterdruck, der in die Atemwege Luft einströmen lässt. In der Ausatemphase entspannen sich die Atemmuskeln wieder und die Lunge kehrt aufgrund ihrer Elastizität wieder zu ihrer Ausgangsgröße zurück. Dadurch verlässt die Atemluft den Körper wieder. Während der Atmung findet in den winzigen Lungenbläschen der sogenannte Gasaustausch statt. Dabei geht der in der Einatemluft enthaltene Sauerstoff durch Diffusion aus den Lungenbläschen in das Blut über. Gleichzeitig geht aus dem Blut Kohlendioxid in die Lungenbläschen über und kann so wieder ausgeatmet werden.

Etwas Ähnliches geschieht an der Grenze zwischen Körperzellen und Blut. Hierbei tritt der Sauerstoff vom Blut in die Zelle ein. Dieser Prozess läutet dann die so genante „innere Atmung“ (auch: Zellatmung) ein. Bei der inneren Atmung wird in speziellen Zellbausteinen, den Mitochondrien (»Kraftwerke« der Zelle) aus Kohlenhydraten und Fett unter Verbrauch von Sauerstoff die nötige Betriebsenergie (ATP, Adenosintriphosphat) für alle unsere Körperfunktionen erzeugt. Hierbei entsteht Kohlendioxid, welches dann aus der Zelle ins Blut übergeht und so bis zur Lunge transportiert wird, wo es im Rahmen der äußeren Atmung den Körper wieder verlässt.

Die Route der Luft bis zur Lunge, dem zentralen Organ der menschlichen Atmung, bezeichnet man als Luft- oder Atemwege. Man unterscheidet obere und untere Luftwege.