呼吸中樞的正常興奮性依賴于正常濃度的二氧化碳。

血液中必須保持一定濃度的二氧化碳，呼吸中樞才能保持正常的興奮性。二氧化碳可以刺激中樞化學感受器和外周化學感受器，如果血液中二氧化碳濃度降低時，對呼吸中樞刺激減弱，可伴隨呼吸暫停。當二氧化碳濃度輕度升高時，呼吸中樞的興奮性增強，呼吸加深，且頻率增快。當血液中的CO2濃度過高時，則會抑制呼吸中樞的興奮性，導致呼吸中樞麻痹，呼吸減弱。

呼吸中樞位于腦干的延髓，對呼吸運動具有重要作用。呼吸中樞受到影響時，可使得呼吸節律與頻率變化，甚至出現呼吸停止。