اختلال در تبادل گازها عملکرد اصلى سيستم تنفسى برداشت CO2 و فراهم کردن O2 است. حجم جارى (Tidal Volume) طبيعى در حدود 500mL و تواتر (Frequency) طبيعى ۱۵ تنفس در دقيقه براى تهويهٔ کلى به اندازه 5/7 L/min است. به‌خاطر فضاى مرده، تهويهٔ حبابچه‌اى 5L/min است.


فشار نسبى CO2 در خون شريانى (PaCo2) با مقدار CO2 توليد شده در دقيقه (Vco2)˚ رابطه مستقيم و با تهويه‌اى حابچه‌اى (VA)˚ رابطهٔ معکوس دارد.


  PaCo2=0/863˚Vco2˚/VA


مبادلهٔ گازى وابستگى حياتى با انطباق متناسب تهويه و خونرسانى دارد.


ارزيابى تبادل گازها به اندازه‌گيرى ABGs نياز دارد. محتواى حقيقى O2 در خون با Po2 و هموگلوبين تعيين مى‌شود.


مى‌توان از Po2 شريانى براى اندازه‌گيرى اختلاف O2 حبابچه‌اى - شريانى (گراديان A-α) استفاده کرد. افزايش گراديان A-α (طبيعى <15mmHg، پس از ۳۰ سالگى هر ۱۰ سال 3mmHg بالا مى‌رود) نشان‌دهندهٔ اختلال در تبادل گازى است.


براى محاسبهٔ گراديان A-α، بايستى Po2 حبابچه‌اى (PAo2) محاسبه شود:


  PAo2=Flo2×(PB-PH2o)-Paco2/R


در اينجا FIo2 کسر غلظت (Fractional Concentration) O2 دمى (۲۱/۰ هواى تنفسى اتاق)، PB= فشار بارومتريک (760mmHg در سطح دريا)، PH2o= فشار بخار آب (47mmHg وقتى هوا در 37 درجه سانتى‌گراد اشباع مى‌شود)، و R = بهرهٔ تنفسى (Respiratory Quotient) (نسبت توليد CO2 به مصرف O2، معمولاً ۸/۰ فرض مى‌شود).


کافى بودن برداشت Co2 در فشار نسبى Co2 خون شريانى منعکس مى‌شود.


از آنجا که اندازه‌گيرى ABGs به سوراخ کردن شريان نيازمند است، ممکن است روش‌هاى غير تهاجمي، به‌ويژه براى تعيين روند مبادلهٔ گازى در طول زمان، مفيد باشند. پالس اکسى‌متر به‌جاى Pao2، اشباع اکسيژن Sao2 را اندازه‌گيرى مى‌کند. با وجود استفادهٔ گسترده، پزشکان بايستى بدانند که ۱. رابطهٔ بين Sao2 معادل Pao2 معادل 60mmHg مسطح مى‌شود؛ ۲. ضعف خونرسانى محيطى ممکن است باعث تداخل در عمل اکسى‌متر شود؛ و ۳. اکسى‌متر هيچ‌گونه اطلاعاتى که در مورد Pco2 فراهم نمى‌کند.


توانائى گاز براى انتشار از خلال غشاء حبابچه‌اى - مويرگى با ظرفيت انتشارى (Diffusing Capacity) ريه (DLco) ارزيابى مى‌شود. اين امر با غلظت پائين مونوکسيد کربن، در طى يک دورهٔ منفرد ۱۰ ثانيه‌اى حبس نفس يا يک دقيقه تنفس يکنواخت، به انجام مى‌رسد. مقدار به‌دست آمده به سطح حبابچه‌اى - مويرگي، حجم خون مويرگ‌هاى ريوي، شدت عدم تناسب تهويه - خونرسانى (V/˚Q˚)، و ضخامت غشاء مويرگى - حبابچه‌اى بستگى دارد.