A szervezet működéséhez szükséges az oxigén, amely a légzés folyamatában kerül be a szervezetbe. Ugyancsak a légzés biztosítja a széndioxid leadását. Ezt a folyamtot nevezzük gázcserének. A külső légzés a tüdőben végbemenő gázcsere, a belső légzés pedig a szövetek gázforgalma és oxigénfelvétele.
A levegő az orron, illetve szájüregen keresztül kerül a légútakba, garatba, gégébe, légcsőbe, főhörgőkbe, hörgőkbe.

Az itt lévő alveolusokba jutott levegő oxigénjét a vérbe, a vérben lévő széndioxidot pedig az alveolusokb préseli a nyomáskülönbség az u.n. respirációs membránon keresztül. A respirációs membránt az alveolusfal, a kapillárisok fala, illetve a közöttük lévő membrán alkotja.

A belégzés aktív folyamat, a légzőizmok összehúzódásának a következménye, a kilégzés viszont passzív folyamat, mikor a légzőizmok ellazulását követően a mellkas térfogata, rugalmassága miatt csökken. Nyugodt légzésnél kb. 500 ml levegőt lélegzünk be, percenként átlagban 16-szor. Maximális légvételkor kb. további 2000-2500 ml levegőt vehetünk fel, maximális kilégzéskor pedig 1000-1500 ml-t lélegezhetünk ki. Ez a három frakció együttesen adja a vitálkapacitást, ami férfiakban több, mint nőkben. A Tiffeneau-index a tüdő rugalmasságára vonatkozóan ad felvilágosítást, amikor erőltetett kilégzésnél mérik az első percben eltávozott levegő mennyiségét és ezt viszonyítják a vitálkapacitáshoz. Ez általában a teljes vitálkapacitás 80%-a, de bizonyos állapotokban kevesebb (pl. tüdőasztma).

A légzésfunkciót korszerűen terheléses vizsgálattal, többnyire valamilyen ergométeren mérik, ez a spiroergometria. A terhelés adagolható különböző módon: kerékpár ergométeren az ellenállás növelésével, futószalag ergométeren a szalagsebesség és dőlési szög növelésével, közben mérve a maximális oxigén felvételt (VO_2max), ami az, ez aerob kapacitást jelenti.

A légzésnek idegi és kémiai szabályozását ismerjük, azonban a valódi szabályozást a központi idegrendszer különböző szintjein lévő légzőközpontok végzik. Ezeket a központokat a vér kémiai összetételének változása és a perifériáról érkező ingerek befolyásolják.

A légzőizmok tevékenységét a gerincvelőből kilépő idegek szabályozzák. Ezek akaratlagos irányítása lehetőséget nyújt a sportban szükséges légzési technikák alkalmazására.

Az agy nyúltvelői részén helyezkednek el a belégző és kilégző központok, amelyeket a vér széndioxid (CO₂) tartalma befolyásol. Az agy hídnak nevezett részében szintén a ki- és belégzést szabályozó központok helyezkednek el. Mindezek tevékenységére hatással van az agykéreg, de a tüdőben és izmokban lévő érzékelők is. A légzőközpont legérzékenyebb ingere mégis a már említett CO₂ -nyomás emelkedése a tüdőben, illetve következményesen az artériás vérben

Fizikai aktivitás közben mind az idegi, mind a kémiai szabályozás érvényesül. A kémiai szabályozásnál nem csupán a CO₂ parciális nyomása (PCO₂), de a hidrogén ionok (H⁺) koncentrációja, valamint az oxigén parciális nyomása (PO₂) is szerepet játszanak.

Fokozatosan emelkedő intenzitású terhelés során a felső légútak maximálisan kitágulnak, valamint a hörgők is. A légzőizmok erőteljes működésének következtében a kilégzés végén a tüdőben maradó levegő mennyisége lecsökken. Erőteljesebben húzódik össze a rekeszizom is, nő a légzés mélysége. A terhelés kezdetén az oxigénfelvétel és a PO₂ az intenzitással egyenes arányban nő , azonban egy - az adott sportolóra jellemző - intenzitás fölött egységnyi oxigén belégzéséhez nagyobb ventiláció szükséges, a ventilált levegő mennyisége meredeken emelkedik. Azt a pontot ahol a linearitás megszűnik, nevezzük légzési küszöbnek. Az anyagcsere folyamatokban ez a tejsav felszaporodásához, a szervezet vegyhatásának savi irányú eltolódásához, a PCO2 növekedéséhez vezet.

Gyermekek VO₂max abszolút értéke lényegesen alacsonyabb, mint a felnőtteké, azonban a testsúlyhoz viszonyított időegységnyi relatív aerob kapacitás (VO_2max ml/tskg/min)mérésénél fiúk esetében nem észlelhető különbség, sőt lányoknál kissé magasabb is felnőtt nőkhöz viszonyítva. A maximális oxigén felvétel arányos a sportoló fiatal biológiai érettségével, a testtömeggel és a testmagassággal.
A maximális oxigén felvétel kb. 12 éves korig mindkét nemben azonos mértékben nő, ezután a fiúknál tovább növekszik 18 éves korúkig, lányoknál azonban 14 év után már nem növekedik. Az arerob kapacitás növekedésének oka az oxigénszállító képesség és az energiaszolgáltató folyamatok kapacitásának fejlődése.
Bár többen tagadják az aerob kapacitás edzéssel történő fejlesztésének lehetőségét a serdülőkor elött, újabban azonban állóképességi edzést követően 5-18%-os növekedésről számoltak be. Sportélettani szempontból nem tekinthető egyértelműen tisztázottnak, ebben az életkorban milyen mennyiségű és minőségű edzés szükséges a kardiorespiratorikus állóképesség fejlesztéséhez.

Az anaerob kapacitás is alacsonyabb ebben a korosztályban, aminek oka a cukrokat lebontó (glikolitikus) enzimek csökkent aktivitása. A pubertást követően az anaerob kapacitás javul, aminek oka a hím nemi hormon (tesztoszteron) termelés beindulása.