Los alvéolos (alvéolos en plural) varían en tamaño y forma, con un diámetro promedio de 0,2 mm. Hay aproximadamente entre 300 y 400 millones de alvéolos en los adultos, con una superficie total de casi 100 metros cuadrados. Todos son tan grandes como 25 mesas de ping-pong, varias veces más grandes que la superficie de la piel humana. Los alvéolos son la parte principal del intercambio de gases pulmonares y son las unidades funcionales de los pulmones.
Cuando el oxígeno se difunde desde los alvéolos a la sangre, debe pasar a través de cuatro membranas: la membrana líquida de la superficie interna de los alvéolos, la membrana celular del epitelio alveolar, el intersticio entre el epitelio alveolar y el endotelio capilar pulmonar y el endotelio celular capilar. Estas cuatro membranas se denominan colectivamente membranas respiratorias. El espesor medio de la membrana respiratoria es inferior a 1 micra y tiene una alta permeabilidad, por lo que el intercambio gaseoso es muy rápido.
Después de que el gas inhalado en los alvéolos ingresa a la sangre, la sangre venosa se convierte en sangre arterial rica en oxígeno, que es transportada a varias partes del cuerpo junto con la circulación sanguínea. El dióxido de carbono en la sangre en los capilares alrededor de los alvéolos puede ingresar a los alvéolos a través de las paredes de los capilares y las paredes alveolares y ser expulsado del cuerpo mediante la exhalación. La película de líquido superficial de los alvéolos contiene surfactante, que reduce la tensión superficial de la capa de líquido de la superficie alveolar, lo que hace que las células tengan menos probabilidades de encogerse y se expandan más fácilmente al inhalar.
Cuando el tejido pulmonar está hipóxico, la secreción de surfactante pulmonar se reducirá. El edema o el fibrinógeno que ingresa a los alvéolos pueden reducir su actividad surfactante, provocando atelectasia generalizada en los pulmones, en la que el intercambio de gases no puede ocurrir cuando la sangre fluye a través de los capilares de estos alvéolos colapsados. Clínicamente, la atelectasia neonatal es causada por una falta de surfactante pulmonar.