Le moteur des échanges gazeux entre les alvéoles et l'air ambiant, donc le moteur de la ventilation, est constitué par les différences de pression qui existent entre ces deux milieux. Lors de l'inspiration, la pression dans les alvéoles (pression intrapulmonaire : Ppulm) doit être inférieure à la pression (atmosphérique) de l'air ambiant ; lors de l'expiration, c'est l'inverse qui doit se produire. Si l'on suppose que la pression atmosphérique est égale à zéro. il s'ensuit que pendant l'inspiration, la pression pulmonaire est négative et que, pendant l'expiration, elle est positive. Pour atteindre ces pressions, le volume pulmonaire doit augmenter lors de l'inspiration et diminuer lors de l'expiration. Ceci est assuré, d'une part, directement grâce aux mouvements du diaphragme, et, d'autre part, indirectement grâce aux autres muscles respiratoires qui agissent sur la cage thoracique (thorax).
Les mécanismes intervenant au cours de l'inspiration sont : a) la contraction (aplatissement) du diaphragme : b) le soulèvement (augmentation) de la cage thoracique par contraction des muscles scalènes et des muscles intercostaux externes et c) le soulèvement de la cage thoracique par d'autres muscles accessoires. Les mécanismes intervenant au cours de l'expiration sont : a) les mouvements des muscles de la paroi abdominale qui poussent le diaphragme vers le haut ; b) l'abaissement (diminution) de la cage thoracique, mouvement passif dû à la pesanteur et à l'élasticité et c) la contraction des muscles intercostaux internes.
Les muscles intercostaux externes, tout comme les muscles intercostaux internes, s'insèrent sur deux côtes successives. Leur action antagoniste s'explique essentiellement par la différence de longueur du levier sur la côte supérieure ou inférieure : la distance entre le point d'insertion des muscles intercostaux externes sur la côte supérieure et l'axe de rotation de cette côte est inférieure à la distance entre le point d'insertion de ces muscles sur la côte inférieure et son axe de rotation. Les muscles intercostaux internes ont une action antagoniste, ce qui conduit à un abaissement de la cage thoracique lors de leur contraction.
Pour que les mouvements du diaphragme et de la cage thoracique puissent être utilisés pour la ventilation, il faut que les poumons puissent suivre ces mouvements, mais sans être fixés entièrement à la cage thoracique et au diaphragme. Ceci est réalisé grâce à l'existence d'un film très mince de liquide se trouvant entre les deux feuillets de la plèvre qui recouvrent les poumons (plèvre pulmonaire) d'une part, et les organes avoisinants (plèvre pariétale) d'autre part. Dans sa position naturelle, le poumon a tendance à s'affaisser sur lui-même du fait de sa propre élasticité. Mais comme le liquide contenu dans la cavité pleurale est incompressible, le poumon reste solidaire de la face interne de la cage thoracique, ce qui conduit à une attraction, donc une pression négative par rapport à la pression environnante (pression intrapleurale, également appelée pression intrathoracique (Ppl). Durant l'inspiration, lorsque la cage thoracique augmente de volume l'attraction augmente; par contre au moment de l'expiration elle devient plus faible. Ce n'est qu'en cas d'expiration forcée faisant intervenir les muscles expiratoires que Ppl, peut devenir positive.
Un grand nombre de particules étrangères ou impuretés présentes dans l'air inspiré sont 'captées par le mucus tapissant les fosses nasales et la cavité pharyngienne aussi bien que la trachée et l'arbre bronchique.
Dans les ramifications bronchiques (plus de 20 ramifications successives) la surface de section totale des « ramifications filles » est supérieure à celle de la bronche correspondante. L'écoulement de l'air, produit par les variations de Ppulm diminue donc déjà au niveau des ramifications terminales des bronches, si bien que les impuretés de l'air sont arrêtées à ce niveau (l'O2 et le CO2 parcourent les quelques mm restant, de ou vers l'alvéole, par diffusion).
Dans l'arbre bronchique, les impuretés sont retenues par les mucosités et phagocytées sur place, ou bien ramenées vers la trachée grâce aux cils de l'épithélium trachéo-bronchique. Les cils battent environ 12 à 20 fois/s et entraînent le déplacement du film muqueux à une vitesse de l'ordre de 1 cm/min. Le mucus est produit à raison de 10 à 100 ml/jour; sa production dépend de l'irritation locale, par ex. la fumée du tabac, et de la stimulation vagale. Le mucus est habituellement avalé et les sécrétions réabsorbées au niveau du tractus intestinal.