Iako se morski konjčići mogu izgledati vrlo različito od ostalih vrsta riba, oni su jednostavno rod koštanih riba uspravnog držanja u plivanju. Morski konjići pripadaju istoj klasi, Actinopterygii, kao i losos, tuna i druge poznate vrste. Poput ovih riba, morski konjci upijaju kisik iz vode koristeći osjetljive epidermalne membrane poznate kao škrge.
Operkulum
Koštana struktura poznata kao operkulum pokriva škrge većine vrsta riba, ostavljajući na stranama glave otvore u obliku polumjeseca. U morskom je konju ta struktura smanjena na uski otvor smješten na stražnjem dijelu glave. Ihtiolozi ne razumiju u potpunosti svrhu ove evolucijske modifikacije, ali vjeruju da je povezana s karakterističnom produljenom njuškom ribe.
Čupave škrge
Škrge morskog konjica također imaju prepoznatljivu unutarnju strukturu. Uobičajena škržna struktura među koščatim ribama uključuje po četiri škržna luka sa svake strane, poredane uredno duž hrskavičnih niti. Škrge morskog konjica javljaju se naizgled slučajnim čupavim uzorkom, moguće kao prilagodba modificiranoj strukturi glave i smanjenom operkularnom otvoru.
Lamele
Mala stabljika na čijem je vrhu sfera tkiva čini svaki pramen unutar škrga morskog konjica. Ti su čuperci lamele, vrsta specijaliziranog epitela. Kroz lamele prolazi gusta mreža krvnih žila, omogućujući kisiku i ugljičnom dioksidu da se difundiraju kroz tanke membrane između krvotoka morskog konjica i okolne vode. To omogućuje morskom konju da uzima kisik i riješi se ugljičnog dioksida.
Smjer krvotoka
Unutar lamela, krv teče kapilarnom mrežom nasuprot prirodnom protoku vode od usta do operkuluma. Poznat kao protok protoka, ovaj aranžman povećava potencijal za izmjenu plinova, omogućavajući morskom konju da iz vode izvuče maksimalnu moguću količinu kisika.
Disanje morskog konjica
Disanje morskog konjica odvija se pasivnom difuzijom. Do pasivne difuzije dolazi kada se tvari kreću preko membrane iz područja s niskom koncentracijom u područja s visokom koncentracijom. Kada u okolnoj vodi ima više kisika nego u krvi morskog konjica, molekule kisika prirodno će preći iz vode u krvotok morskog konjica. Slično tome, ugljični dioksid difundira iz krvotoka u okolnu vodu. Ovaj mehanizam omogućuje morskom konju izdvajanje kisika iz okoline i odlaganje otpadnih plinova.