Pingvinai turi nerti po vandeniu, kad galėtų sugauti maistą vandenyne. Tačiau pingvinams kvėpuoti po vandeniu reikia deguonies. Daugumai pingvinų rūšių vidutinis povandeninis nardymas trunka 6 minutes, nes didžioji jų grobio dalis yra viršutiniame vandens lygyje. Tačiau imperatorius pingvinas minta kalmarais, žuvimis ar kriliais, esančiais giliai po vandeniu, todėl šios rūšies pingvinai gali sulaikyti kvėpavimą iki 20 minučių. Taip pat žinoma, kad imperatoriaus pingvinai neria iki 1800 pėdų, kad rastų savo grobį. Žinoma, kad kita rūšis - „Gentoo“ - neria iki 500 pėdų. Skirtingai nuo ruonių, pingvinai yra palyginti maži, todėl jų plaučiuose telpa tik tiek deguonies. Taip pat povandeninis suspaudimas veikia pingvinų plaučius ir oro maišelius. Šie gyvybiškai svarbūs kvėpavimo takai gali suteikti tik 1/3 reikiamo deguonies, reikalingo kiekvienam nardymui.
Antarktidoje atlikti laukinių pingvinų tyrimai rodo keletą nuostabių pingvino kraujo ir raumenų audinių pritaikymų deguonies padidėjimui povandeninio nardymo metu. Šiuose pingvinuose buvo sumontuoti specialūs jutikliai, kad būtų galima stebėti jų oro lygį. Skirtingai nuo žmonių, ypač jautrus hemoglobinas, esantis raudonųjų pingvinų kraujo ląstelėse, leidžia pingvinams nardyti efektyviai panaudoti kiekvieną paskutinę savo sistemos deguonies molekulę. Kraujas daugiausia siunčiamas į širdį, smegenis ir kitus pagrindinius organus. Pingvinų hemoglobinas yra toks veiksmingas, kad pingvinai gali tęsti nardymą, kai kiti gyvūnai patirs sunkių audinių pažeidimų. Be to, pingvino raumeniniai audiniai taip pat padeda efektyviai kvėpuoti po vandeniu. Pingvino raumeniniai audiniai taip pat gali kaupti papildomą deguonį, naudodami didelį kiekį kraujo baltymo mioglobino. Be to, specialus fermentas leidžia pingvino raumenims dirbti be deguonies ir neutralizuoti pieno rūgšties kaupimąsi. Kai pingvinai pasiekia paviršių ir normaliai kvėpuoja, jie gali pašalinti šį pieno rūgšties kaupimąsi. Norėdami dar labiau sutaupyti deguonies suvartojimą, pingvinai gali sumažinti širdies ritmą iki penkių smūgių per minutę. Naudodami mažiau energijos, šie paukščiai sugeba pailginti nardymo po vandeniu laiką.
Pingvinai efektyviausiai plaukia gilesniame vandens lygyje, tačiau kartais gali tekti maudytis vandens paviršiuje. Kai kurios pingvinų rūšys naudoja kvėpavimo ir plaukimo techniką, vadinamą kiaulyste, pavadintą kiaulių ir delfinų vardu. Paukščiai pakyla į orą, paskui greitai įkvepia ir iškvepia. Tada jie pradeda kvėpuoti nenutraukdami judėjimo į priekį. Jie šokinėja į vandenį ir iš jo. Kiaulėmis pingvinai gali išlaikyti greitį iki 6 mylių per valandą. Tačiau ši kiaulystės technika dažniausiai nematoma karaliaus ar imperatoriaus pingvinuose.