呼吸中枢是指产生和调节呼吸运动的神经细胞群。正常呼吸运动是在各呼吸中枢的相互配合下进行的。
呼吸中枢包括大脑皮层、间脑、脑桥、延髓、脊髓等部位
分段横切脑干等研究发现：延髓是呼吸基本中枢，脑桥是呼吸调整中枢。
脑干对呼吸运动的控制属于不随意的自主控制，大脑皮层通过皮层-脊髓束和皮层-红核-脊髓束直接控制呼吸肌的活动，可随意控制呼吸运动，使呼吸运动与其他躯体运动相协调，完成诸如发声、讲话、唱歌等动作。
但这种控制是有一定限度的。如潜水时，需要屏气，但不能无限制屏气：∵屏气后A血PO2渐↓，PCO2渐↑，对呼吸中枢的刺激渐↑，最终将克服大脑皮层的随意控制而出现呼吸运动。
临床有时可观察到自主呼吸核随意呼吸分离的现象，如当自主控制通路受损后，自主呼吸运动消失，此时患者必须“记住”要进行呼吸，一旦入睡或注意力转移时，呼吸运动即停止。