Durant l’exercici físic el funcionament de l’aparell respiratori experimenta una sèrie de modificacions destinades, en conjunt, a facilitar l’ingrés d’oxigen des de l’aire ambiental fins a la sang i la sortida de l’àcid carbònic, ja en forma de diòxid de carboni, en un sentit invers. Aquestes modificacions, que comencen a tenir lloc al cap d’uns pocs segons d’iniciat qualsevol tipus de treball muscular, només es mantenen si s’activa el mecanisme aeròbic d’obtenció d’energia per part del teixit muscular. D’altra banda, aquestes modificacions, que són desencadenades per diversos mecanismes de tipus nerviós i hormonal, es produeixen paral·lelament a les que experimenta l’aparell cardiovascular.
Les modificacions més importants afecten els músculs que intervenen en els moviments respiratoris, tant en la inspiració com en l’expiració, com el diafragma, els intercostals i els abdominals, les contraccions dels quals es fan més intenses i freqüents. Paral·lelament, els bronquis es dilaten i, per consegüent, l’aire que passa per llur interior ho fa a una velocitat més gran de l’habitual. El resultat de tot això és que el volum per minut respiratori, és a dir, l’aire que ingressa en els pulmons durant cada minut, s’incrementa considerablement. En estat de repòs, i en un adult sa, el volum minut respiratori és d’uns 5 l. En canvi, quan es realitza un exercici físic lleuger, com ara la marxa, arriba a uns 10 l, i quan se’n practica un d’intens, com ara nedar o córrer acceleradament, pot arribar al doble.
A part de l’increment del volum per minut respiratori, durant l’exercici físic augmenta l’elasticitat alveolar i l’aire es reparteix més homogèniament en els diferents sectors dels pulmons, incrementant-se la superfície pulmonar que intervé directament en l’intercanvi de gasos amb la sang; d’aquesta manera es facilita l’ingrés de l’oxigen i la sortida del diòxid de carboni.
En condicions normals, és a dir, en absència de patologies intrínseques de l’aparell respiratori, la sensació de panteix o "manca d’alè" que acompanya l’exercici intens o prolongat no és provocada per un ingrés insuficient d’aire o per un baix nivell d’intercanvi de gasos a nivell pulmonar, sinó per les limitacions que té l’aparell cardiovascular per a bombar una quantitat de sang adequada a una velocitat igualment adequada, és a dir, suficients per a servir una quantitat adient d’oxigen als músculs que intervenen en els moviments respiratoris. De fet, són aquests músculs els que, en percebre un augment en la concentració d’àcid làctic i d’àcid carbònic en la sang, envien un senyal als centres nerviosos de la respiració perquè se n’incrementi la freqüència i intensitat. Dit d’una altra manera, quan es produeix el panteix, o quan apareix la sensació de fatiga muscular, l’aparell respiratori encara no ha explotat al màxim les seves capacitats, tant en els esportistes com en les persones sedentàries. Tanmateix, la pràctica d’exercicis físics de resistència, alhora que millora el rendiment de l’aparell cardiovascular, incrementa el de l’aparell respiratori, i l’entrena per a facilitar un adequat intercanvi de gasos, tant en repòs com en el transcurs d’activitats físiques. Per aquesta raó, la pràctica d’aquest tipus d’exercicis físics forma part de la prevenció i del tractament de nombrosos trastorns de les vies respiratòries, com per exemple asma, emfisema pulmonar o bronquitis crònica, en els quals ja en estat de repòs existeix una insuficiència respiratòria.