Na czynność wentylacyjną składa się ruch powietrza w drogach oddechowych (wentylacja przestrzeni martwej) oraz rozdział powietrza w pęcherzykach płucnych, w których odbywa się wymiana gazów (wentylacja pęcherzykowa).
W czasie ruchów oddechowych klatka piersiowa działa jak pompa – przede wszystkim ssąca – wspólna dla układu oddechowego i krążenia. Zmiany ciśnienia powodują przedostawanie się powietrza do płuc w czasie wdechu i wydostawanie się z płuc na zewnątrz w czasie wydechu, ułatwiają również napływ krwi żylnej do serca oraz przepływ krwi przez naczynia niskociśnieniowego krążenia płucnego.
Praca mięśni oddechowych polega na pokonaniu w czasie wentylacji sił przeciwstawiających się zmianie objętości płuc. Zaliczamy do nich tak zwane opory nieelastyczne stwarzane przez tarcie tkanek klatki piersiowej i płuc, bezwładność tkanek oraz przepływ gazów w drogach oddechowych.
Klatka piersiowa i płuca – będące strukturami elastycznymi – zachowują się jak sprężyna, to jest ulegają rozciąganiu pod wpływem skurezu mięśni wdechowych, a po ustąpieniu skurczu tych mięśni wracają do stanu wyjściowego. Siły elastyczne płuc są skierowane przeciwstawnie do sił elastycznych klatki piersiowej.
Ruchy oddechowe klatki piersiowej powodują zmiany panującego w niej ciśnienia (w jamie opłucnej) potrzebnego dó pokonania oporów elastycznych płuc oraz ciśnienia śródpłucnego (w drogach oddechowych) potrzebnego do pokonania oporów nieelastycznych dróg oddechowych. Ciśnienie w opłucnej jest zawsze niższe od atmosferycznego. W czasie wdechu staje się ono bardziej ujemne, a w czasie wydechu mniej (rys. i).
Ciśnienie śródpłucne jest w przerwie między oddechami równe ciśnieniu atmosferycznemu. W czasie wdechu klatka piersiowa poszerza się, co powoduje zwiększenie się objętości płuc i stopniowe obniżanie się ciśnienia śródpłucnego w stosunku do atmosferycznego, dzięki czemu powietrze wpływa do płuc. Na szczycie wdechu ciśnienie śródpłucne staje się wyższe od atmosferycznego, dzięki czemu powietrze zostaje wydalone z płuc.
Wdech jest aktem czynnym, powodowanym pracą mięśni wdechowych. Ruch dolnych żeber (od VII do X) poszerza klatkę piersiową i unosi ją w górę, natomiast ruch górnych żeber (od II do VI) wysuwa mostek do przodu i w górę. Najbardziej rozszerzają się dolne partie płuc, najmniej śródpiersiowe, przykręgosłupowe oraz szczyty płuc.
Przy wykonywaniu spokojnego wdechu biorą udział sriięśnie wdechowe właściwe, to jest przepona, będąca najważniejszym mięśniem wdechowym, oraz mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne. W czasie wdechu kopuła przepony obniża się i uciska trzewia jamy brzusznej, przesuwając je ku dołowi. Skurcz przepony unosi żebra, do których się ona przyczepia, co powoduje wysunięcie mostka do przodu i w górę. Prawidłową czynność przepony warunkują silne mięśnie brzucha oraz różnica ciśnień między jamą brzuszną a jamą k1atki piersiowej, ułatwiająca unoszenie się kopuły przepony ku górze w czasie wydechu.
Przy nasilonym, względnie utrudnionym wdechu biorą udział mięśnie wdechowe pomocnicze, zwane również rezerwowymi lub wspomagającymi. Podczas utrudnionego wdechu najpierw podejmują pracę mięśnie pochyłe, a w miarę potrzeby również mięśnie mostkowo-obojczykowo-sutkowe. Bardzo nasilona hiperaenty1acja (tj. znaczne przyspieszenie i pogłębienie oddechów zależne od woli) wymaga ponadto włączenia innych mięśni, jak: mięsień zębaty tylny górny, zębaty przedni, podobojczykowy, piersiowy mniejszy, czworoboczny (część górna), równoległobocżny, dźwigacz łopatki, prostownik grzbietu, najszerszy grzbietu. Spośród wymienionych mięśni mięsień piersiowy mniejszy, podobojczykowy, zębaty przedni, czworoboczny, równoległoboczny, dźwigacz łopatki i najszerszy grzbietu działają jako pomocnicze mięśnie wdechowe wówczas, kiedy obręcz kończyn górnych jest ustabilizowana. Mięśnie mostkowo-obojczykowo-sutkowe pracują wydatnie tylko przy ustabilizowanej glowie i kręgosłupie szyjnym, unosząc mostek, a wraz z nim klatkę piersiową.
Spokojny wydech jest aktem biernym, rozpoczynającym się po ustąpieniu skurczu mięśni wdechowych i przebiegającym na skutek wyzwalania się energii elastycznej płuc i klatki piersiowej nagromadzonej w czasie wdechu. Nasilony lub utrudniony wydech wymaga natomiast użycia siły mięśni wydechowych właściwych, to jest międzyżebrowych wewnętrznych oraz wydechowych pomocniczych, do których zaliczamy mięśnie: prosty brzucha, skośny brzucha wewnętrzny i zewnętrzny, poprzeczny brzucha, czworoboczny lędźwi oraz inne – mięsień poprzeczny klatki piersiowej, zębaty tylny dolny, zębaty przedni, najszerszy grzbietu.
Wentylację płuc dzielimy na wentylację anatomicznej przestrzeni bezużytecznej, którą stanowi powietrze wypełniające tchawicę i oskrzela (a więc nie docierające do pęcherzyków płucnych) oraz na wentylację pęcherzykową, to jest tę ilość powietrza, która bierze udział w wymianie gazów wentylując pęcherzyki płucne o prawidłowym przepływie krwi.
Ilość powietrza znajdującego się w płucach dzielimy na objętość i pojemność, których wielkość zmienia się w różnych stanach patologicznych. Podstawową, niepodzielną składową całkowitej ilości powietrza znajdującego się w płucach jest objętość (volume). Jednostką miary objętości jest mililitr. Dwie lub więcej objętości tworzą pojemność (capacity).