Sausumos organizmai, įskaitant vabzdžius, varliagyvius ir paukščius, turi skirtingas kvėpavimo sistemas, pritaikytas efektyviai vykdyti deguonies (O2) ir anglies dioksido (CO2) apykaitą. Vabzdžiai naudoja trachėjų sistemą, kuri tiesiogiai tiekia orą į audinius. Varliagyviai kvėpuoja per plaučius ir drėgną odą. Paukščiai turi sudėtingą kvėpavimo sistemą su plaučiais ir oro maišais, leidžiančią dvigubą kvėpavimą, užtikrinant didesnį deguonies pasisavinimą, ypač skrydžio metu. Paukščio plaučių ventiliacija vyksta automatiškai, keičiantis krūtinės ląstos tūriui tiek skrydžio metu, tiek ramybės būsenoje. Kraujotakos sistema yra būtina pernešant dujas tarp kvėpavimo organų ir audinių (išskyrus vabzdžius, kurių dujų apykaita vyksta tiesiogiai per trachėjas).

Žmonės, kaip ir kiti žinduoliai, kvėpuoja, kad gautų energijos, reikalingos gyvybinėms funkcijoms palaikyti. Kvėpavimas – tai procesas, kurio metu ląstelės yra aprūpinamos deguonimi, būtinu organinių junginių, pavyzdžiui, gliukozės, skaidymui ir oksidacijai, ir pašalinamas susidaręs anglies dioksidas (CO2). Įkvepiamo oro sudėtyje yra didesnė deguonies koncentracija, o iškvepiamo oro – didesnė anglies dioksido ir vandens garų koncentracija. Kraujas atlieka svarbią funkciją pernešdamas deguonį iš plaučių į kūno ląsteles, o anglies dioksidą – iš ląstelių į plaučius, kur jis yra pašalinamas iškvepiant.

Plaučių ventiliacija, arba oro patekimas į plaučius ir išėjimas iš jų, vyksta ritmiškai keičiantis įkvėpimui ir iškvėpimui. Įkvėpimas yra aktyvus procesas, kurio metu susitraukia tarpšonkauliniai raumenys ir diafragma. Dėl to padidėja krūtinės ląstos tūris, sumažėja slėgis plaučiuose, ir oras patenka į juos. Iškvėpimas dažniausiai yra pasyvus procesas, kurio metu kvėpavimo raumenys atsipalaiduoja, krūtinės ląstos tūris sumažėja, padidėja slėgis plaučiuose, ir oras išstumiamas iš jų. Tačiau iškvėpimas gali būti ir aktyvus, pavyzdžiui, kosint ar čiaudint. Alveolių vidų dengianti medžiaga – surfaktantas – neleidžia joms sulipti iškvėpus. Kvėpavimo dažnis ramybės būsenoje yra apie 16 kartų per minutę. Plaučių gyvybinis tūris – tai didžiausias oro tūris, kurį žmogus gali iškvėpti po maksimalaus įkvėpimo. Kvėpavimas yra reguliuojamas nerviniu ir humoraliniu (per kraują) būdais. Pagrindinis kvėpavimo centras yra pailgosiose smegenyse. Jis reaguoja į anglies dioksido koncentracijos pokyčius kraujyje. Fizinis krūvis, sukeliantis didesnį deguonies poreikį ir anglies dioksido susidarymą, didina kvėpavimo dažnį ir gylį.

Žmogaus kvėpavimo sistemą sudaro kvėpavimo takai ir plaučiai. Kvėpavimo takai apima nosies ertmę, nosiaryklę, gerklas, trachėją ir bronchus. Šie takai ne tik perneša orą, bet ir jį sušildo, sudrėkina bei išvalo, paruošdami jį dujų apykaitai plaučiuose. Gerklose yra balso aparatas, atsakingas už garsų formavimąsi. Plaučiai yra pagrindiniai kvėpavimo organai, sudaryti iš bronchų medžio ir daugybės alveolių – mažų oro maišelių, apraizgytų kapiliarais. Būtent alveolėse vyksta dujų apykaita tarp įkvepiamo oro ir kraujo. Krūtinės ląsta ir diafragma, raumeninga pertvara, atskirianti krūtinės ląstą nuo pilvo ertmės, atlieka apsauginę funkciją ir dalyvauja kvėpavimo judesiuose. Krūtinplėvė, plona plėvelė, dengianti plaučius ir krūtinės ląstos vidų, sumažina trintį tarp plaučių ir krūtinės ląstos sienelių kvėpavimo metu.