Balıkların suyun içinde nasıl nefes aldığını ve nasıl yaşadığını merak edenler vardır. Balıklar, oksijen ihtiyaçlarını solungaçları aracılığıyla alır ve yine solungaçlarıyla karbondioksiti vererek solunum yaparlar. Tüm canlıların organizmasında hücreler oksijen kullanır. Hücre içindeki maddelerin oksidasyonuyla ısı ve enerji üretilir, bu süreçte karbondioksit meydana gelir. Üretilen karbondioksitin oksijen ile değiştirilmesi gerekir. Balıklardaki solunum sisteminde, suyun ve kan damarlarının arasında dış solunum gerçekleşirken, dokularla kan arasında iç solunum gerçekleşir. Balıkların nefes alıp vermesi için kullandıkları organları solungaçlarıdır. Kemikli balıklarda solungaçlar iki bölüm halinde 4 solungaç yayı üzerinde, lampridlerde ise 7 solungaç yayı üzerinde gelişmiştir. Solungaç boşluğundaki solungaçlar, operkulum adı verilen örtüyle korunur. Her solungaç yayı üzerinde konkav kısmında farklı sayıda ve büyüklükte solungaç dikenleri bulunur, kalan kısımları kılcal kan damarlarıyla kaplı solungaç lamelleri ile kaplıdır.

Balıklar dış solunum yaparken suda erimiş haldeki oksijeni kan yoluyla alır ve kandaki karbondioksiti suya verir. Bu süreç solungaç lamellerindeki kan damarları ile gerçekleşir. Lameller, solungaç yayları üzerinde çift sıralıdır. Solungaçların sürekli nemli kalması için balıklar sürekli olarak ağızlarını açıp kapatırlar. Bu durumda solungaç kapakları su sirkülasyonunu sağlamak için açılıp kapanır. Solungaç lamellerindeki kılcal damarlar, balığın ağzından giren oksijeni tutar, bu esnada dokulardan gelen karbondioksiti suya bırakır. Oksijeni alınan su, operkulumların açılmasıyla dışarı gönderilir. Balıkların genelinde nefes alma organı solungaçlardır. Bazı balıklarda ise bağırsaklarda bulunan özel kıvrımlar nefes alıp vermeyi sağlar. Bu sebeple oksijensiz kaldıklarında balıklar arasında en dayanıklı türler bunlardır. Bu balıklara Nemacheilus türünü örnek verebiliriz.

Balıklar nefes alıp verirken oksijeni almak ve karbondioksiti vermek için solungaçlar sürekli nemli kalmalıdır. Eğer balıklar suyun dışına çıkarılırsa, havada oksijen bulunmasına rağmen, havasızlıktan etkilenerek boğulurlar. Balıkların solungaçları nemli tutulursa havadan da oksijen alıp yaşayabilirler. Bazı balık türleri bu yüzden rutubetli yosunlar arasında uzun mesafelere götürülebilir. Özellikle Cyprinus carpio ve yayın balıkları bu şekilde taşınabilir.

Tüm kemikli balıklarda solunum, operkulum ile korunan 4 çift solungaç takımı aracılığıyla yapılır. Balıkların Lamperta fluviatilis denilen türünde solunum daha farklıdır. Bu balıklardaki solungaçlar 7 çift halindedir. Solungaçların üzerindeki operkulum da tek değildir. Solunum için kullanılacak olan su ağızdan girerek buradaki kanaldan solungaç boşluğuna geçer, oksijen-karbondioksit alışverişi olduktan sonra solungaç yarığı denilen 7 küçük delikten dışarı atılır. Balıklar arasında aktifliği daha az olan türler de bulunur. Bu balıkların vücut ısılarının değişken olması, genellikle yaşadıkları ortama bağımlı olmasına yol açar. Bu nedenle balıkların yaşadıkları suya aniden daha soğuk su karışırsa, balıklar vücutlarındaki ısı dengesini hemen sağlayamadıkları için şok etkisiyle ölebilirler. Bazı balıklar oksijenin az olduğu bataklık sularda, balçıklı yerlerde yaşadıkları için burada oksijenden faydalanmak için bazı özel yapılar geliştirmiştir. Bu balık türlerinde solungaçların arkasında labirent şeklindeki yapılar bulunur. Clarias türü balıklar bu şekilde nefes alıp verirler.

Balıkların solunum sistemi, su ortamına mükemmel bir şekilde uyum sağlamıştır. Solungaçlar, yüksek yüzey alanı ve ince zar yapısı sayesinde suyun içindeki oksijeni etkin bir şekilde absorbe eder. Su, ağızdan giriş yapar ve solungaç kapakları (operculum) tarafından kontrol edilen bir mekanizma sayesinde solungaçlardan geçer. Bu süreçte suyun içinde çözünmüş oksijen kılcal damarlar tarafından emilir ve karbondioksit suya salınır. Bazı balık türleri, özellikle akciğerli balıklar, hem solungaç hem de basit akciğer yapıları kullanarak hava solunumu yapabilirler. Bu adaptasyonlar, balıkların çeşitli su ve hava ortamlarında hayatta kalabilmelerini sağlar.