Pingviinid peavad ookeanist toitu püüdma vee all sukelduma. Pingviinid vajavad aga vee all hingamiseks hapnikku. Enamiku pingviiniliikide puhul kestab keskmine veealune sukeldumine 6 minutit, kuna suurem osa nende saagist asub ülemisel veetasemel. Keiserpingviin toitub aga kalmaaridest, kaladest või krillidest, kes elavad sügaval vee all, nii et see pingviiniliik võib hinge kinni hoida kuni 20 minutit. Keiserpingviinid sukelduvad ka saagi leidmiseks kuni 1800 jalani. Teine liik, Gentoo, sukeldub teadaolevalt kuni 500 jalani. Erinevalt hüljestest on pingviinid suhteliselt väikesed, mistõttu nende kopsud mahutavad ainult nii palju hapnikku. Samuti mõjutab veealune kokkusurumine pingviinide kopse ja õhukotte. Need üliolulised hingamisteed suudavad anda ainult 1/3 vajalikust hapnikust, mis on vajalik iga sukeldumise jaoks.
Antarktikas looduslike pingviinide uuringud näitavad pingviini veres ja lihaskoes üllatavaid kohandusi hapniku suurendamiseks veealuse sukeldumise ajal. Neile pingviinidele paigaldati nende õhutaseme jälgimiseks spetsiaalsed andurid. Erinevalt inimesest võimaldab pingviinide punastes verelibledes leiduv ülitundlik hemoglobiin pingviinidel sukeldumiseks tõhusalt kasutada iga viimast hapniku molekuli oma süsteemis. Veri saadetakse peamiselt südamesse, ajju ja teistesse peamistesse elunditesse. Pingviinide hemoglobiin on nii efektiivne, et pingviinid saavad sukeldumist jätkata, kui teised loomad kannataksid raskete koekahjustuste käes. Lisaks aitavad pingviini lihaskoed tal ka vee all tõhusalt hingata. Pingviini lihaskoed võivad salvestada täiendavat hapnikku, kasutades suures koguses verevalku müoglobiini. Samuti võimaldab spetsiaalne ensüüm pingviini lihastel ilma hapniku olemasoluta töötada, neutraliseerides samal ajal piimhappe kogunemist. Kui pingviinid jõuavad pinnale ja naasevad normaalse hingamise juurde, võivad nad selle piimhappe koguse välja tõrjuda. Hapnikutarbimise täiendavaks kokkuhoiuks võivad pingviinid vähendada pulssi viie löögini minutis. Võttes vähem energiat, suudavad need linnud pikendada vee all sukeldumise aega.
Pingviinid ujuvad kõige tõhusamalt sügavamal veetasemel, kuid mõnikord võib osutuda vajalikuks ujuda veepinnal. Mõned pingviiniliigid kasutavad pringlite ja delfiinide järgi nimetatud hingamise ja ujumise tehnikat, mida nimetatakse pringliteks. Linnud tulevad õhku, siis hingavad sisse ja välja kiiresti. Seejärel hakkavad nad edasi liikumist katkestamata hingama. Nad hüppavad veest sisse ja välja. Pingviinid suudavad pringimise ajal hoida kiirust kuni 6 miili tunnis. Kuid seda poollitamisvõtet ei näe tavaliselt kuninga ega keisri pingviinides.