Gasutbyte är en process som sker som en del av andningen, vilket gör att en organism kan byta ut rökgaser mot gaser den behöver för att fungera. När det gäller människor och andra däggdjur möjliggör detta uttryck av koldioxid och intag av syre. Gasutbyte sker längs andningsmembranet, såsom slemhinnan i lungorna hos djur, och organismens cirkulationssystem gör att gaserna kan röra sig i hela kroppen. Hos encelliga djur tillåter gasutbyte gaser att röra sig fritt direkt in och ut ur cellen.
Hos växter fungerar bladen som ett andningsmembran, med små kapillärkärl i löven som transporterar gaser och näringsämnen genom hela trädet. Djur som amfibier kan lita på sina skinn för gasutbyte, medan gäldjur som fiskar använder gälarnas stora yta för att dra upplöst syre ur vattnet och in i deras kroppar.
Varje gång en person tar ett andetag kommer luft rik på syre och andra gaser in i lungorna. Luften rör sig från ett område med högt tryck, den fyllda lungan, till ett område med lågt tryck, en av alveolerna, de små säckarna som kantar lungorna. Därifrån passerar syret genom ett tunt membran in i kapillärerna som försörjer lungan, där det binder till hemoglobin för transport genom hela kroppen. När blodet cirkulerar bär det också bort avfall som koldioxid och levererar dem till lungorna för gasutbyte så att de kan tvingas ut ur alveolerna och andas ut när personen andas ut.
Människor som har svårt att andas kan börja utveckla hypoxi, ett tillstånd där inte tillräckligt med syre når kroppen. Detta kan inträffa när gasutbytet hämmas av vätska i lungorna, när en lunga inte kan blåsa upp ordentligt eller när luftvägarna är blockerade. En patient som inte kan driva ut koldioxid och få syre i utbyte kommer att börja utveckla blånande i extremiteterna och kan kippa efter luft.
I en miljö rik på en annan gas, som kväve, kan den gasen tränga undan syre, vilket gör det omöjligt för syre att nå lungorna. En patient kanske kan andas normalt, men eftersom gasutbyte med syre inte äger rum, kommer personen att långsamt bli syresvält. Beroende på gasen som andas kan patienter utveckla symtom som yrsel, förvirring och sömnighet innan de ger efter för koma och eventuellt dödsfall på grund av syrebrist.