La hematosis es el proceso de intercambios gaseosos que se produce en los capilares sanguíneos de los alvéolos mediante la difusión de gases: oxígeno y dióxido de carbono.
Debido a este proceso, mediando el sistema respiratorio y circulatorio, la sangre venosa, concentrada en dióxido de carbono (CO2) y convertida en sangre arterial rica en oxígeno gaseoso (O2), es distribuido a los tejidos del organismo para despedir de las reacciones metabólicas de las células.
Por lo tanto, la difusión en los alveolos pulmonares se establece por diferencias en el gradiente de concentración de los capilares, donde el CO2 se difunde de la sangre venosa en dirección al medio externo, habiendo la oxigenación de la sangre a partir del mecanismo inverso con las moléculas de oxígeno en la cavidad pulmonar.
El gas oxígeno en mayor concentración externa se difunde en el plasma sanguíneo en dirección a los hematíes (glóbulos rojos), combinándose con la hemoglobina (proteína asociada a iones de hierro), pasando a la sangre arterial.
Dependiendo del hábito de algunos vertebrados e invertebrados, la hematosis pasa a ocurrir en órganos especializados según la adaptación al medio ambiente: en las tráqueas de las mariposas (respiración aerobia traqueal); en las branquias de los animales acuáticos (respiración aerobia branquial); y en hisopos cloacales de tortugas (respiración aerobia clocal).