Trung tâm hô hấp nằm ở bán cầu não và hành não, mỗi bên có bốn trung tâm, chúng có mối liên hệ ngang với nhau

-Trung tâm hít vào gồm những nơron nằm ở phần lưng của hành não, những nơron này có khả năng phát xung động, khi các nơron hưng phấn xung động phát ra được truyền đến các cơ hô hấp làm co cơ hô hấp và gây ra động tác hít vào. Khi nơron hết hưng phấn các cơ hô hấp giãn và gây động tác thở ra.

-Trung tâm thở ra gồm những nơron nằm ở phần bụng của hành não. Trong nhịp thở bình thường các nơron này không hoạt động. Khi thở ra cố sức, các nơron này hưng phấn làm co một số cơ hô hấp và gây ra động tác thở ra gắng sức.

-Trung tâm hóa học gồm các nơron nằm cạnh trung tâm hít vào nhưng sâu hơn. Các nơron này rất nhạy cảm với nồng độ ion H+. Khi nồng độ ion H+ tăng, các nơron của trung tâm hóa học hưng phấn, phát xung động lan tỏa sang trung tâm hít vào, kích thích trung tâm hít vào làm tăng nhịp thở.

-Trung tâm điều chỉnh gồm các nơron ở cầu não. Các nơron này luôn truyền các xung động đến trung tâm hít vào nhằm mục đích hạn chế bớt độ dìa của thì hít vào, do vậy nếu trung tâm này hoạt động mạnh thì nhịp thở sẽ tăng dần lên, ngược lại nếu hoạt động yếu thì tần số thở ra giảm đi.