Chez les mammifères, y compris les humains, le sang circule dans le système circulatoire, pompé par un cœur à quatre chambres. Lors du retour au cœur, après avoir fourni des nutriments et de l'oxygène à toutes les parties du corps, le sang est appauvri en oxygène. Les poumons extraient continuellement l'oxygène de l'atmosphère pour reconstituer le sang. Mais pour que cette reconstitution ait lieu, le système circulatoire doit disposer d'un moyen d'envoyer le sang aux poumons pour récupérer un nouvel approvisionnement en oxygène. Le cœur et un système d'artères et de veines remplissent cette fonction.
La règle générale est que les artères transportent du sang oxygéné et les veines transportent du sang désoxygéné. La règle a une paire d'exceptions, cependant, et c'est l'artère pulmonaire et la veine pulmonaire. L'artère pulmonaire transporte du sang pauvre en oxygène et la veine pulmonaire transporte du sang enrichi en oxygène. Chacune des quatre cavités cardiaques (deux oreillettes et deux ventricules) possède un vaisseau sanguin majeur qui y mène ou qui en sort. En d'autres termes, chaque chambre pompe le sang hors du cœur ou y aspire le sang.
Dans le cas de l'artère pulmonaire, elle est reliée au ventricule droit du cœur. Lorsque le ventricule droit se contracte, il pompe le sang dans l'artère pulmonaire, qui mène aux poumons. Le sang qui est livré au ventricule droit est du sang pauvre en oxygène qui est revenu de toutes les parties du corps.
Une fois arrivé au fin réseau de vaisseaux sanguins du tissu pulmonaire, le sang dégage du dioxyde de carbone et absorbe de l'oxygène. Le réseau de vaisseaux dans les poumons conduit à des vaisseaux de plus en plus gros qui finissent par devenir la veine pulmonaire (suivant la direction du flux sanguin vers le cœur). La veine pulmonaire mène à l'oreillette gauche du cœur, une chambre qui fournit du sang riche en oxygène au ventricule gauche. Lorsque le ventricule gauche se contracte, le sang nouvellement oxygéné est pompé à travers un gros vaisseau appelé aorte. L'aorte se ramifie en un réseau d'artères et mène à des vaisseaux de plus en plus petits qui se connectent à toutes les parties du corps. Le sang oxygéné est à nouveau délivré pour fournir au corps l'oxygène dont il a besoin.
Tout comme dans le tissu pulmonaire, le réseau de vaisseaux (les plus fins étant les capillaires) partant du cœur est continu avec ceux qui reviennent au cœur. Ainsi, le système circulatoire dans son ensemble est un circuit. Les globules rouges (érythrocytes) contiennent un composé protéique complexe à base de fer appelé hémoglobine. Les érythrocytes et l'hémoglobine qu'ils contiennent ont pour fonction de lier l'oxygène et le dioxyde de carbone, libérant du dioxyde de carbone dans les poumons et captant l'oxygène.