При малките водни животни, като чехъл или хидра, обменът на газ е много прост процес: разтвореният кислород дифундира от заобикалящата вода в клетките, а въглеродният диоксид дифундира навън и няма нужда от специална дихателна система. Този тип дишане се нарича директно дишане, тъй като клетките на тялото директно обменят кислород и въглероден диоксид с околната среда.
С появата на по-високо организирани, сложни форми директният обмен на газ между всяка животинска клетка и околната среда стана невъзможен.
Необходим е някакъв вид индиректно дишане, включващо телесни структури, специализирани за тази функция. Специализираният орган трябва да има тънка стена (мембраната на тази стена трябва да е полупропусклива), за да не възпрепятства дифузията; винаги трябва да има мокра повърхност, така че кислородът и въглеродният диоксид да могат да се разтварят във водата; накрая, тя трябва да бъде добре кръвоснабдена. Рибите, раците, раците и много други животни са развили хриле за индиректно дишане; висши гръбначни - влечуги, птици и бозайници - развити бели дробове; Земният червей използва влажната си кожа, за да диша; насекомите имат трахеи - тръби, които проникват в цялото тяло и комуникират с външната среда през порите.
При индиректното дишане газообменът между клетките на тялото и околната среда включва две фази - външна и вътрешна. Външното дишане се състои от обмен на газове чрез дифузия между външната среда и кръвта с помощта на специализиран дихателен орган, като белия дроб при бозайниците. Вътрешното дишане включва обмен на газове между кръвта и телесните клетки.
Преносът на газове между тези две фази на дишането се осъществява от кръвоносната система.