Dujų mainai yra procesas, vykstantis kaip kvėpavimo dalis, leidžiantis organizmui pakeisti išmetamąsias dujas į dujas, kurių jam reikia, kad galėtų funkcionuoti. Žmonėms ir kitiems žinduoliams tai leidžia išsiskirti anglies dioksidui ir gauti deguonies. Dujų mainai vyksta išilgai kvėpavimo membranos, pavyzdžiui, gyvūnų plaučių gleivinės, o organizmo kraujotakos sistema leidžia dujoms judėti po visą kūną. Vienaląsčiams gyvūnams dujų mainai leidžia dujoms laisvai judėti tiesiai į ląstelę ir iš jos.
Augaluose lapai veikia kaip kvėpavimo membrana, o lapuose esantys maži kapiliariniai indai perneša dujas ir maistines medžiagas visame medyje. Gyvūnai, tokie kaip varliagyviai, gali pasikliauti savo oda, kad galėtų keistis dujomis, o žiauniniai gyvūnai, pavyzdžiui, žuvys, naudoja didelį žiaunų plotą, kad ištrauktų ištirpusį deguonį iš vandens ir į savo kūną.
Kiekvieną kartą, kai žmogus kvėpuoja, į plaučius patenka deguonies ir kitų dujų turtingas oras. Oras juda iš aukšto slėgio srities, užpildytų plaučių, į žemo slėgio sritį, vieną iš alveolių, mažyčius plaučius dengiančius maišelius. Iš ten deguonis per ploną membraną patenka į kapiliarus, tiekiančius plaučius, kur jungiasi su hemoglobinu, kad galėtų transportuoti po visą kūną. Kai kraujas cirkuliuoja, jis taip pat pašalina atliekas, tokias kaip anglies dioksidas, tiekdamas jas į plaučius dujų mainams, kad jas būtų galima išstumti iš alveolių ir iškvėpti, kai žmogus iškvepia.
Žmonėms, kuriems sunku kvėpuoti, gali prasidėti hipoksija – būklė, kai organizmas nepasiekia pakankamai deguonies. Taip gali nutikti, kai dujų mainus slopina plaučiuose esantis skystis, kai plaučiai negali tinkamai išsipūsti arba kai kvėpavimo takai yra užkimšti. Paciento, kuris negali pašalinti anglies dioksido ir mainais gauti deguonies, galūnės pradeda mėlynuoti ir jis gali kvėpuoti oru.
Aplinkoje, kurioje gausu kitų dujų, pavyzdžiui, azoto, šios dujos gali išstumti deguonį, todėl deguonis negali patekti į plaučius. Pacientas gali normaliai kvėpuoti, bet kadangi nevyksta dujų mainai su deguonimi, žmogus pamažu pradeda badauti. Priklausomai nuo kvėpuojamų dujų, pacientai gali patirti tokius simptomus kaip svaigulys, sumišimas ir mieguistumas, kol jie pasiduoda komai ir galiausiai gali mirti dėl deguonies trūkumo.