Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге. Он состоит из центров вдоха и выдоха, которые регулируют работу дыхательных мышц. Центру вдоха свойственна автоматия, то есть в нём, как и в сердце, возбуждение возникает без каких−либо внешних воздействий. Спадение лёгочных альвеол, которое происходит при выдохе, рефлекторно вызывает вдох, а расширение альвеол рефлекторно вызывает выдох.
На работу дыхательных центров оказывают влияние и другие центры, в том числе расположенные в коре больших полушарий. Благодаря их влиянию мы можем произвольно изменять частоту дыхания, согласуя её с проглатыванием пищи, разговором и пением. Возможно также сознательно изменять ритм дыхания во время физических упражнений.