En los alvéolos pulmonares se intercambian los gases entre el aire y la sangre

Las paredes de los alvéolos pulmonares son muy delgadas y están rodeadas por una red de capilares sanguíneos.
En los alvéolos se realiza el intercambio de gases (O2 y CO2) entre el aire que hay en el interior de los alvéolos y la sangre que circula por los capilares sanguíneos. El intercambio de gases ocurre mediante un proceso físico llamado difusión, que consiste en que las moléculas se desplazan desde donde hay más concentración a donde hay menos.
El oxígeno es transportado en la sangre por una molécula muy conocida, la hemoglobina, de intenso color rojo. En ella hay hierro y es a él al que se une el oxígeno. La hemoglobina está dentro de los glóbulos rojos o hematíes.
El dióxido de carbono se transporta disuelto en el plasma sanguíneo (la parte líquida de la sangre).
                            
Las células necesitan oxígeno para oxidar los alimentos y así obtener energía: Respiración celular

La vida supone un constante consumo de energía. Energía que las células sólo saben utilizar en forma de energía química o energía de enlace (la energía que existe en los enlaces entre los átomos que forman las moléculas).
Para que los alimentos (sobre todo los alimentos energéticos como los glúcidos o las grasas) liberen esa energía, la célula los oxida completamente en un proceso llamado Respiración Celular, que ocurre en las mitocondrias y que necesita oxígeno. Ese es el destino del oxígeno que tomamos por los pulmones.
Como consecuencia de ello, el carbono de los alimentos queda completamente oxidado, es decir, queda como CO2, producto de desecho que debe ser expulsado del organismo. De esa tarea se encargan, como ya sabemos, los pulmones.
También se produce agua como producto de desecho, pero esta no se elimina, pues es muy útil para otras muchas funciones del organismo.