Pagrindinė kvėpavimo sistemos funkcija yra dujų, tokių kaip deguonis ir anglies dioksidas, mainai plaučiuose. Kvėpavimas arba kvėpavimas leidžia atlikti šią svarbią funkciją. Oras, pernešantis deguonį, patenka į organizmą įkvėpus, o anglies dvideginį pernešantis oras iš organizmo pašalinamas iškvepiant. Deguonis yra gyvybiškai svarbus visoms ląstelėms norint išgyventi ir atlikti daugybę savo funkcijų. Anglies dioksidas dažniausiai yra organizme vykstančių procesų atliekos ir ląstelėms jo paprastai nereikia.
Visos kvėpavimo takų struktūros atlieka būtinus vaidmenis sistemos veikloje. Viršutiniai kvėpavimo takai, įskaitant nosį, gerklę, balso aparatą ir trachėją arba trachėją, yra deguonies ir anglies dioksido kanalai kvėpavimo proceso metu. Apatiniuose kvėpavimo takuose, kuriuos sudaro plaučiai, bronchai ir alveoliniai maišeliai, vyksta dujų mainų procesas.
Kai deguonis pasiekia trachėją, jis nukeliauja į du pagrindinius bronchus, kurie dalijasi į dešinįjį ir kairįjį plaučius. Tada deguonis patenka į daugybę kiekvieno plaučių bronchiolių ir galiausiai į milijonus alveolių maišelių. Smulkesnės kraujagyslės, vadinamos kapiliarais, yra alveolių maišelių paviršiuose. Kraujas, pernešantis anglies dioksidą, per kapiliarus keliauja į plaučius, kad tas dujas pakeistų deguonimi. Tada deguonį pernešantis kraujas patenka į širdį, kad būtų pristatytas į kitus kūno organus.
Kvėpavimo procesą lemia centrinės nervų sistemos, diafragmos, plaučių ir kraujotakos sistemos veiksmai. Smegenyse yra kvėpavimo centras, kuris reguliuoja procesą. Krūtinės ląstos raumenys, tokie kaip diafragma ir tarp šonkaulių, kiekvieno įkvėpimo metu padeda išsiplėsti ir griūti plaučiams. Pasikeitus dujoms plaučiuose, deguonies prisotintas kraujas dažniausiai patenka į kraujotakos sistemą, kad pasiektų visas kūno dalis.
Bet koks kvėpavimo procesą reguliuojančių komponentų sutrikimas gali turėti įtakos kvėpavimo sistemos veiklai. Kvėpavimo takų ligos gali apimti tokias infekcijas kaip pneumonija, tuberkuliozė ir bronchitas. Dėl kvėpavimo takų susiaurėjimo daugeliui astma sergančių pacientų dažnai sunku kvėpuoti. Kenksmingos medžiagos, tokios kaip tabako dūmai ir radono dujos, taip pat gali patekti į plaučius, jei jas įkvėps iš oro. Šios medžiagos gali sukelti plaučių navikų ir vėžio vystymąsi, dažnai sukeliančių kvėpavimo sistemos ir kitų žmogaus organizmo sistemų pablogėjimą.