La diffusion n'est pas suffisante pour obtenir suffisamment d'oxygène chez les animaux multicellulaires car la demande en oxygène de ces organismes est bien supérieure à celle des organismes unicellulaires. Chez les animaux multicellulaires, de nombreuses couches de cellules ont besoin d’être alimentées en oxygène, et la distance entre la surface de l’organisme et les cellules les plus profondes peut être importante. La diffusion est un processus lent, et elle devient encore plus lente à mesure que la distance augmente. En conséquence, la diffusion seule ne serait pas en mesure de fournir suffisamment d’oxygène à toutes les cellules d’un animal multicellulaire.
Pour surmonter ce problème, les animaux multicellulaires ont développé des systèmes respiratoires spécialisés qui utilisent le transport actif pour déplacer l'oxygène de l'environnement vers les cellules. Ces systèmes peuvent être très complexes, mais ils partagent tous le principe de base consistant à utiliser l’énergie pour déplacer l’oxygène selon un gradient de concentration. Cela permet aux animaux multicellulaires d’obtenir l’oxygène dont ils ont besoin pour survivre, même si la diffusion seule ne suffirait pas.