Los alvéolos, junto con los bronquiolos respiratorios, constituyen lo que llamamos la zona respiratoria. Es aquí donde se intercambian los gases entre el aire de los alvéolos y la sangre de los capilares que los rodean. La barrera entre el aire y la sangre es muy delgada. El epitelio en los alvéolos, formado por los neumocitos tipo I, es un epitelio escamoso de una sola capa. De este modo la barrera entre la sangre y el aire es tan pequeña como histológicamente sea posible.
Los alvéolos están rodeados, además de por capilares, por fibras elásticas. La función de las fibras elásticas es mantener los sacos alveolares juntos. De esta manera hacen del tejido pulmonar un tejido elástico que se puede expandir, al inspirar, y contraer de nuevo, al espirar. La espiración se produce sin necesidad de hacer fuerza o gastar energía.
Los alvéolos se organizan en grupos de vesículas llenas de aire. Los poros entre los alvéolos vecinos permiten que el aire se difunda de unos alvéolos a otros. De ese modo, los gases en los alvéolos se difunden para que las concentraciones de los diversos gases sean relativamente similares en todos los alvéolos.
En los alvéolos, además de los neumocitos tipo I, que forman la pared de los alvéolos, existen otros tipos de células. Los macrófagos, pertenecientes al sistema inmune, son los encargados de fagocitar las partículas, el polvo, los microorganismos invasores, etc., que pudieran llegar a los alvéolos. También hay neumocitos de tipo II, encargados de secretar el líquido surfactante (ver más abajo).
Los alvéolos no están secos en su interior. Dentro de ellos hay una delgada capa o película de agua. Esta humedad es esencial para mantener la difusión de gases a través de la membrana de la célula, ya que los gases no podrían difundir a través de las membranas si estuvieran secas.