Pingvini se morajo potapljati pod vodo, da bi ujeli hrano v oceanu. Vendar pingvini potrebujejo kisik za dihanje pod vodo. Za večino vrst pingvinov povprečni podvodni potop traja 6 minut, saj večina njihovega plena prebiva v zgornjih vodostajih. Vendar se cesarski pingvin hrani z lignji, ribami ali krilom, ki prebivajo globoko pod vodo, zato lahko ta vrsta pingvina zadrži sapo do 20 minut. Znano je tudi, da se carski pingvini potapljajo do 1800 metrov, da bi našli svoj plen. Znano je, da se druga vrsta, Gentoo, potaplja do 500 čevljev. Za razliko od tjulnjev so pingvini razmeroma majhni, zato imajo njihova pljuča le toliko kisika. Podvodna kompresija vpliva tudi na pljuča pingvinov in zračne vrečke. Te ključne dihalne poti lahko zagotovijo le 1/3 potrebnega kisika, potrebnega za vsak potop.
Raziskave divjih pingvinov na Antarktiki kažejo nekaj presenetljivih prilagoditev krvi in mišičnih tkiv pingvina za povečanje kisika med podvodnim potopom. Ti pingvini so bili opremljeni s posebnimi senzorji za spremljanje njihove ravni zraka. Za razliko od ljudi ultra občutljiv hemoglobin, ki je prisoten v rdečih krvnih celicah pingvinov, pingvinom omogoča, da učinkovito izkoristijo vse zadnje molekule kisika v svojem sistemu za potapljanje. Kri se pošilja predvsem v srce, možgane in druge večje organe. Pingvin hemoglobin je tako učinkovit, da lahko pingvini še naprej potapljajo, kadar bi druge živali utrpele hude poškodbe tkiva. Poleg tega mu mišična tkiva pingvina pomagajo tudi pri učinkovitem dihanju pod vodo. Mišična tkiva pingvina lahko shranijo tudi dodatni kisik z uporabo velikih količin mioglobina v beljakovinah v krvi. Prav tako poseben encim omogoča mišicam pingvina, da delujejo brez prisotnosti kisika in hkrati nevtralizirajo kopičenje mlečne kisline. Ko pingvini dosežejo površino in se vrnejo k običajnemu dihanju, lahko nato izločijo kopičenje mlečne kisline. Da bi še dodatno prihranili pri porabi kisika, lahko pingvini znižajo srčni utrip na pet utripov na minuto. Z uporabo manj energije lahko te ptice podaljšajo čas potapljanja pod vodo.
Pingvini najučinkoviteje plavajo v globljih vodostajih, včasih pa bo morda treba plavati na vodni gladini. Nekatere vrste pingvinov uporabljajo tehniko dihanja in plavanja, imenovano pliskavke, poimenovane po pliskavkah in delfinih. Ptice pridejo po zrak, nato pa hitro vdihnejo in izdihnejo. Nato začnejo dihati, ne da bi prekinili gibanje naprej. Skočijo v vodo in iz nje. Pingvini lahko med pliskavkami vzdržujejo hitrost do 6 mph. Vendar te tehnike pliskavk običajno ni mogoče videti pri kraljih ali cesarjih pingvinih.