El sistema nervioso central controla la ventilación, ajustando la frecuencia y la amplitud de los movimientos de inspiración y espiración de acuerdo con las demandas del organismo.

Para que se mantengan las presiones de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre se realiza un ajuste constante gracias a neuronas del  bulbo raquídeo y del puente de Varolio), que controlan la respiración rítmica y automática (sistema nervioso autónomo).

Los cambios en las concentraciones de CO2 en la sangre se controlan directamente en los centros nerviosos del bulbo raquídeo, influenciados por el pH del líquido cefalorraquídeo. En cambio, las variaciones en las concentraciones de O2 en sangre se detectan a través de quimiorreceptores periféricos situados en la aorta y arterias carótidas y cuando caen los niveles de O2 en la sangre envían impulsos al bulbo.

En ocasiones particulares, ej. durante el canto, o nadar bajo el agua, el control de la respiración es muy importante, y con bastante frecuencia se corta la respiración durante cortos periodos de tiempo. Sin embargo, este control voluntario de la respiración es limitado, y cuando el aporte de O2 en la sangre baja y el pH sanguíneo desciende los centros respiratorios del tronco cerebral simplemente ignoraran mensajes del córtex (sistema nervioso somático). Incluso si conscientemente dejamos de respirar, nuestro cuerpo reacciona ante la falta de O2; se produce un desmayo para evitar lesiones cerebrales, y la respiración es activada automáticamente.