Các trung tâm hô hấp tham gia vào điều hòa nhịp cơ bản, ngoại trừ:

Trung tâm hô hấp được điều hòa bởi nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là CO2, H⁺ và O2. CO2 và H⁺ tác động trực tiếp lên trung tâm hô hấp ở hành não, làm tăng thông khí khi nồng độ của chúng trong máu tăng lên. O2 tác động lên các thụ thể hóa học ở xoang cảnh và cung động mạch chủ, và chỉ có vai trò quan trọng khi nồng độ O2 trong máu giảm xuống rất thấp. N2 là một khí trơ, không tham gia vào quá trình điều hòa hô hấp.

CO2 là chất kích thích hô hấp mạnh nhất. Khi nồng độ CO2 trong máu tăng cao, nó kích thích các trung tâm hô hấp ở não bộ, làm tăng nhịp thở và độ sâu của hô hấp để loại bỏ CO2 dư thừa. Oxygen cũng quan trọng cho hô hấp, nhưng nó không phải là chất kích thích hô hấp mạnh như CO2.

Vai trò điều hòa thăng bằng toan kiềm thông qua hoạt động hô hấp được điều hòa bởi trung tâm điều chỉnh nhịp thở. Trung tâm này có khả năng cảm nhận sự thay đổi của pH máu và điều chỉnh nhịp thở để duy trì sự cân bằng toan kiềm.