Aj keď sa morské koníky môžu od ostatných druhov rýb veľmi líšiť, sú to jednoducho rody kostnatých rýb so vzpriameným držaním tela. Morské koníky patria do rovnakej triedy, Actinopterygii, ako losos, tuniak a ďalšie známe druhy. Rovnako ako tieto ryby, morské koníky absorbujú kyslík z vody pomocou jemných epidermálnych membrán známych ako žiabre.
Operaculum
Kostná štruktúra známa ako operculum pokrýva žiabre väčšiny druhov rýb a po stranách hlavy ponecháva otvory v tvare polmesiaca. U morského koníka je táto štruktúra zmenšená na úzky otvor umiestnený v zadnej časti hlavy. Ichtyológovia úplne nerozumejú účelu tejto evolučnej modifikácie, ale domnievajú sa, že to súvisí s charakteristickým predĺženým rypákom ryby.
Všívané žiabre
Morské koníky majú tiež výraznú vnútornú štruktúru. Spoločná žiabrová štruktúra medzi kostnatými rybami zahŕňa štyri žiabrové oblúky na každej strane, usporiadané usporiadane pozdĺž chrupavkových vlákien. Žiabre morského koníka sa vyskytujú v zdanlivo náhodnom všívanom vzore, pravdepodobne ako adaptácia na upravenú štruktúru hlavy a znížené operatívne otvorenie.
Lamely
Malý kmeň zakončený sférou tkaniva tvorí každý chumáč v žiabroch morského koníka. Tieto trsy sú lamely, druh špecializovaného epitelu. Lamelami prechádza hustá sieť krvných ciev, ktorá umožňuje difúzii kyslíka a oxidu uhličitého cez tenké membrány medzi krvným obehom morského koníka a okolitou vodou. Morský koník tak môže prijímať kyslík a zbavovať sa oxidu uhličitého.
Smer prietoku krvi
V lamelách krv preteká kapilárnou sieťou oproti prirodzenému toku vody z úst do operula. Toto usporiadanie, známe ako protiprúdové prúdenie, zvyšuje potenciál výmeny plynov, čo umožňuje morskému koni extrahovať z vody maximálne možné množstvo kyslíka.
Dýchanie morského koníka
Dýchanie morského koníka prebieha pasívnou difúziou. Pasívna difúzia nastáva, keď sa látky pohybujú cez membránu z oblastí s nízkou koncentráciou do oblastí s vysokou koncentráciou. Keď je v okolitej vode viac kyslíka ako v krvi morského koníka, molekuly kyslíka prirodzene prechádzajú z vody do krvi morského koníka. Podobne oxid uhličitý difunduje z krvi do okolitej vody. Tento mechanizmus umožňuje morskému koni extrahovať kyslík z prostredia a likvidovať odpadové plyny.