Mechanizm podwójnego oddychania polega na ty, że podczas wentylacji płuc u ptaków świeże powietrze przepływa przez płuca od tyłu do przodu, podczas wdechu jak i wydechu. Umożliwia to utrzymanie wysokiego tempa przemian metabolicznych, które są warunkiem koniecznym, aby ptaki mogły latać, oraz stałocieplności.
Przy wdechu świeże powietrze płynie jednocześnie do płuc i worków tylnych, później przechodzi do worków przednich. Podczas tego procesu droga z oskrzeli do worków przednich jest zamknięta, worki tylne i przednie się rozciągają. Podczas wydechu natomiast droga z worków przednich do oskrzeli jest otwarta, a worki powietrzne przednie i tylne zmniejszają swoją objętość.