Na grande maioria dos vertebrados e em alguns invertebrados, a difusão pela superfície do corpo não é suficiente como o único meio de troca gasosa. A taxa de difusão do oxigênio nos tecidos animais é muito menor do que a taxa de consumo. Por exemplo, em tecidos de mamíferos, uma molécula de oxigênio levaria até três meses para percorrer 1 metro. Concomitantemente ao aumento da complexidade e ao tamanho dos animais, ocorreu, além do surgimento do aparelho circulatório, o surgimento de tecidos e órgãos especializados nas trocas gasosas. Em relação às trocas gasosas, a respiração traqueal, cutânea, branquial e pulmonar ocorre nos respectivos tipos de animais: