Wymiana gazowa to dostarczenie do organizmu tlenu oraz usunięcie z niego dwutlenku węgla za pomocą specjalnego narządu, np. u gadów, ptaków, ssaków są to płuca, u ryb skrzela, z kolei rośliny do przeprowadzania wymiany gazowej używają aparatów szparkowych. Natomiast oddychanie komórkowe zachodzi na poziomie komórkowym w mitochondriach, które polega na utlenianiu złożonych związków organicznych, w wyniku czego powstaje energia.
Współdziałanie obu procesów jest bardzo ważne. Dzięki wymianie gazowej, tlen dostarczany jest do komórek, dzięki czemu może zachodzić oddychanie komórkowe.