O oxigênio e o dióxido de carbono se movem entre o ar e o sangue por uma difusão simples. A Lei de Fick afirma que a quantidade de gás que se move por meio de uma lâmina de tecido é proporcional a área dessa lâmina, mas inversa à sua espessura. Quando o oxigênio difunde de gás alveolar, através da membrana alvéolo-capilar, para a hemoglobina, ele atravessa as seguintes camadas: