Газовата обмяна се осъществява от белодробната тъкан (паренхим), който е изграден от алвеоли и от капилярна мрежа, която плътно ги обхваща. Стената на алвеолите е много тънка (0,4µm) и заедно с капилярите формира т.н. алвеоло-капилярна бариера, през която се реализира газовата обмяна. Обща площ на алвеоло-капилярната бариера за двата бели дроба е около 90 квадратни метра. При новороденото броя на алвеолите е значително по-малък в сравнение с възрастния човек, като с напредването на възрастта и развитието на организма този брой нараства.
Белите дробове са покрити от една двуслойна серозна обвивка, наречена плевра. Тя осигурява херметичността на гръдния кош и на междуплевралното пространство като до голяма степен улеснява движението на белите дробове спрямо гръдния кош. Между двата листа на плеврата се намира малко количество течност, която улеснява приплъзването помежду им през време на акта на вдишване и издишване.
Между двата листа на плеврата се формира плеврална кухина, която е затворена. Обемът на белите дробове е по-малък от обема на гръдния кош, но благодарение на плеврата те са "разгънати" в гръдната клетка. Ако плевалната кухина бъде отворена, в гръдния кош навлиза въздух извън белите дробове, те се свиват (колабират) и заемат по-малък обем – пневмоторакс. Тъй като лявата и дясната плеврална кухина нямат пряка връзка, при едностранно нарушаване на херметичността се свива само единия бял дроб.
Клетките, тапициращи алвеолите произвеждат специално повърхностноактивно вещество – сърфактант – който пречи на колабирането на алвеолата и я държи отворена.
