La ventilazione polmonare è più difficile da analizzare rispetto alla perfusione per 2 motivi: in primis il flusso di aria non è unidirezionale, al contrario di quello sanguigno; ed in secondo luogo il movimento dell'aria avviene sia per trasporto di massa (ventilazione "convettiva") sia per diffusione (ventilazione "diffusiva", tipica delle porzioni distali dell'albero bronchiale e degli spazi alveolari). I radiofarmaci utilizzabili nello studio della ventilazione polmonare possono essere dei gas oppure degli aerosol. Mentre i primi si distribuiscono nel polmone come l'aria inspirata sfruttando entrambi i processi, i secondi diffondono quasi del tutto per convezione tendendo a depositarsi nelle vie aeree distali in quanto più pesanti dell'aria ("sedimentazione gravitazionale") oltre che lungo le pareti delle vie respiratorie alte (impatto inerziale). I tre meccanismi che concorrono nel determinare la distribuzione delle particelle (impatto inerziale, sedimentazione gravitazionale e diffusione) sono descritti dall'equazione di Landhahl come percentuale di probabilità in funzione della "generazione" dell'albero bronchiale da studiare (che va da 0, in corrispondenza della trachea, fino a 23 dove si trovano gli spazi alveolari). Flusso aereo e dimensione delle particelle influenzano inoltre la loro deposizione. Nelle vie aeree superiori il flusso è massimo e il tempo di transito basso (quindi prevale la componente da impatto, massima alla quinta generazione), mentre nelle vie aeree inferiori il flusso è sempre più basso con conseguente maggiore tempo di transito e prevalenza della componente di sedimentazione. 