В газообмене млекопитающих основная роль принадлежит легким, но в нем принимает участие слизистая поверхность дыхательных путей и частично кожа (около 1 % потребляемого кислорода).
Носовая полость разделена на преддверие, дыхательный и обонятельный отделы. Функция преддверия — улавливание пыли, поступающей с воздухом. В носовой полости происходит обеззараживание воздуха с помощью слизи, содержащей активные бактерицидные вещества, кроме того, воздух увлажняется и согревается.
Далее, пройдя через хоаны, воздух попадает в глотку, а затем в гортань, которая поддерживается рядом хрящей: передняя и боковая стенки — щитовидным хрящом; черпаловидные хрящи расположены по бокам спинной стороны; в основании гортани лежит кольцеобразный перстневидный хрящ. К переднему краю щитовидного хряща примыкает тонкий надгортанник, прикрывающий вход в гортань при прохождении пищи через глотку.
Голосовые связки в виде парных складок слизистой оболочки гортани находятся между щитовидным и черпаловидными хрящами. С помощью голоса млекопитающие обмениваются сложной информацией, в основном в низкочастотном диапазоне.
К гортани примыкает трахея, поддерживаемая хрящевыми кольцами. Трахея ветвится на два бронха и далее, достигнув легких, — на более мелкие трубочки, образуя бронхиальное дерево. Самые мелкие трубочки — бронхиоли — открываются в пузырьки, выстланные дыхательным эпителием, в стенках которых находятся многочисленные капилляры.
Механизм вентиляции легких млекопитающих обусловлен изменением объема грудной клетки с помощью межреберной мускулатуры, а также движениями особой мускульной перегородки между грудной и брюшной полостями — диафрагмы.
В разном сочетании оба механизма функционируют у всех млекопитающих, во время активности животного частота дыхания возрастает.