Οι νυχτερίδες έχουν υψηλό μεταβολικό ρυθμό και απαιτούν πολύ οξυγόνο για να τροφοδοτήσουν την πτήση τους. Αναπνέουν ταχύτερα από άλλα θηλαστικά και οι πνεύμονές τους είναι μεγαλύτεροι ανάλογα με το μέγεθος του σώματός τους. Οι νυχτερίδες έχουν επίσης μια ειδική προσαρμογή που ονομάζεται "ρινική βαλβίδα", η οποία τους βοηθά να ρυθμίζουν τη ροή του αέρα κατά τη διάρκεια της πτήσης.
Όταν μια εισπνοή νυχτερίδας, ο αέρας εισέρχεται μέσα από τα ρουθούνια του και διέρχεται από τη ρινική βαλβίδα. Η ρινική βαλβίδα βοηθά στον έλεγχο της ποσότητας αέρα που εισέρχεται στους πνεύμονες και εμποδίζει επίσης τον αέρα να ρέει πίσω από τη μύτη κατά τη διάρκεια της πτήσης.
Στη συνέχεια ο αέρας ταξιδεύει κάτω από την τραχεία και στους πνεύμονες. Οι πνεύμονες είναι επενδεδυμένοι με κυψελίδες, οι οποίοι είναι μικροσκοπικοί αερόσακοι όπου λαμβάνει χώρα η ανταλλαγή αερίων. Το οξυγόνο από τον αέρα διαχέεται στην κυκλοφορία του αίματος και το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται από την κυκλοφορία του αίματος στον αέρα.
Ο αέρας εξέρχεται στη συνέχεια τους πνεύμονες και διέρχεται από την τραχεία και έξω από τα ρουθούνια.
Οι νυχτερίδες είναι σε θέση να αναπνέουν ενώ πετούν χάρη στους ισχυρούς πνεύμονες και το αποτελεσματικό αναπνευστικό σύστημα. Είναι σε θέση να διατηρήσουν υψηλό ποσοστό κατανάλωσης οξυγόνου ακόμη και κατά τη διάρκεια μεγάλων και έντονων πτήσεων.