Os peixes adultos de maior massa corpórea ventilam através de suas brânquias com sentido bidirecional. A maioria utiliza a bomba de sucção bucal e a bomba de pressão opercular para movimentar a água da boca para o opérculo, passando através das brânquias.

Os anfíbios começam a vida com respiração cutânea e pulmonar. Após a metamorfose, a maioria desenvolve brânquias, que passam a ser responsáveis pelas trocas gasosas. As brânquias dos anfíbios são vascularizadas, e a ventilação através delas é feita por pressão bucofaringeal.

As aves possuem um dos sistemas ventilatórios mais eficientes entre os vertebrados. Os seus pulmões parabronquiais permitem uma ventilação unidirecional. Acoplado aos pulmões existem os sacos aéreos, que atuam juntamente com estes para gerar um fluxo de ar contínuo nos pulmões.

Os representantes atuais de répteis possuem pulmões unicavitários, os quais apresentam uma superfície de troca gasosa maior do que os pulmões multicavitários, que estavam presentes nas espécies ancestrais. 

Os mamíferos possuem um pulmão altamente ramificado, que termina em estruturas vascularizadas com fundo cego, denominadas brônquios. Os mamíferos têm um diafragma verdadeiro, que se contrai durante a expiração.