Küçük dolaşım, yani pulmoner sirkülasyon, oksijenlenmemiş kanın akciğerlere giderek orada gaz değişimi yapması ve oksijenlenmiş kanın kalbin sol tarafına geri dönmesi sürecidir. Bu döngü, kalbin sağ ventrikülünden başlar. Sağ ventrikül, aort kapakçığından sonra açılan pulmoner kapakçık aracılığıyla kanı pulmoner artere pompalar. Unutma, pulmoner arter damarı olan ender damarlardandır; çünkü içinde taşıdığı kan deoksijene (oksijensiz) kanda bulunur. Bu arter, akciğerlerin her iki lobuna dağılarak ince arteriyoller ve ardından kapiller ağlara ayrışır.
Gerçek işlev, bu akciğer kapillerlerinde gerçekleşir. Kan, ince kapiller duvarlarından geçerek alveoller (hava kesecikleri) ile karşı karşıya gelir. Alveollerde dış ortamdan gelen oksijen, kısmi basınç farkı nedeniyle kan plazmasındaki hemoglobine bağlanır. Aynı anda, vücut dokularından gelen karbondioksit, kandan alveollere difüzyon yoluyla geçer ve nefes alırken dışarı atılır. Bu gaz alışverişi, kanın kimyasal yapısını tamamen değiştirir: Deoksijene kan, oksijene zengin, parlak kırmızı renkli arteriyel kana dönüşür.
Oksijenlenen kan, kapillerlerden alveol venüllerine, ardından pulmoner venlere hatta toplanır. Pulmoner venler, büyük dolaşımdaki venlerden farklı olarak oksijene kan taşır. Dört ana pulmoner ven (sol ve sağ üst, sol ve sağ alt), kanı kalbin sol atriyuma (sol kulakçık) boşaltır. Sol atriyum, mitral kapakçık üzerinden kanı sol ventriküle aktarır. Sol ventrikül, bu oksijenlenmiş kanı aort vasıtasıyla büyük dolaşıma, yani tüm vücut dokularına pompalamak üzere hazırlar.
Bu sistemin basıncı, büyük dolaşıma kıyasla çok daha düşüktür. Nedeni, kanın gitmesi gereken mesafenin daha kısa olması ve akciğer dokusunun elastik yapısının damar direncini azaltmasıdır. Sağ ventrikülün duvarı, sol ventriküle göre daha incedir; çünkü daha düşük basıncı karşılamak zorundadır. Eğer pulmoner arterlerde tıkanma (emboli) veya yüksek basınç (hipertansiyon) oluşursa, sağ ventrikül bu dirence karşı çalışmak zorunda kalır. Bu durum, vaktinde tedavi edilmezse sağ kalp yetmezliğine yol açabilir.
Sonuç olarak, küçük dolaşım sadece bir "kan yolu" değil, hayati önem taşıyan bir gaz değişim istasyonudur. Akciğerlerin alveol kapillerleri ile fizyolojik teması sayesinde, kanın kimyasal kompozisyonu yenilenir ve hücrelerin metabolik ihtiyacı olan oksijen sağlanır. Bu döngü, kalbin ritmik kasılmaları ve kapakçıkların tek yönlü akışı sayesinde saniyeler içinde tamamlanır ve durmaksızın devam eder. Bu mekanizmanın kusursuz çalışması, hayati organların fonksiyon görmesi için temel şarttır.