Bitkilerin solunum organı, gelişmiş hayvanlardaki solunum sistemine benzer şekilde, oksijeni kullanarak besinleri yakar ve karbondioksiti dışarı atar. Bu süreç, bitkinin enerji üretmesini sağlar. Bitkiler, hayvanlardan farklı olarak, oksijen ve karbondioksit kullanmadan da solunum yapabilirler. Bu, bitkilerin fotosentez yapabilme yeteneklerinden kaynaklanır. Fotosentez sırasında bitkiler, topraktan aldıkları suyu ve havadan aldıkları karbondioksiti kullanarak karbonhidrat (şeker ve nişasta) üretir ve oksijen salarlar. Fotosentezin amacı, enerji depolamaktır. Fotosentezin aksine, solunumda ise karbonhidratlar oksijenle birleşerek su ve karbondioksite ayrışır.

Bitkiler gündüzleri solunum yaparken ürettikleri karbondioksitin bir kısmını fotosentez için tekrar kullanırlar. Geceleri fotosentez gerçekleşmediği için, ürettikleri karbondioksiti kullanamazlar. Bu nedenle, geceleri yatak odalarında bitki bulundurmak zararlı olabilir. Bitkiler geceleri karbondioksit salarak odanın havasını ağırlaştırabilir ve bozarlar. Bitkilerde solunum organı yapraklardır. Yapraklar sayesinde fotosentez yapan bitki yaşamını sürdürür. Ancak kış mevsiminde yapraklarını döken bitkiler de yaşamlarına devam edebilirler.

Yapraklarını döken bitkiler kışın fotosentez yapamazlar, çünkü fotosentez için yapraklarda bulunan klorofile ihtiyaç duyarlar. Bu nedenle, sıcak havalarda yaprakları dökülmeden önce besin depolarlar. Depolanan bu besin nişastadır. Kış geldiğinde, bitki hayatta kalabilmek için depoladığı nişastayı oksijenli solunumla yakar ve enerji elde eder. Yapraklarla hem fotosentez hem de solunum yapılabiliyor olsa da, bitkinin farklı bölümlerinde de oksijenli solunum gerçekleşebilir. Odunsu bitkilerin gövdesi ve kökleri de aktif hücrelerden oluşur. Bu hücreler, diğer tüm aktif hücreler gibi, oksijenli solunum gerçekleştiren mitokondrilere sahiptir. Bitkilerin kabuğunda bulunan ve lentisel adı verilen küçük delikler, bitkinin gaz alışverişini sağlarlar.

Bitkilerde özelleşmiş bir solunum organı ve sistemi olmamakla beraber, solunum olayında en önemli yapı yapraklardır. Bitkilerde stoma hücreleri ve yıllık bitki gövdelerinde yer alan lentisellerle alınan oksijen, hücreler arası boşluklarda difüze olabilir ve bitki hücrelerine ulaşır. Karbondioksit de benzer yöntemle dışarı atılır veya uygun koşullar varsa fotosentezde kullanılır. Hücresel solunumda oluşan karbondioksit ve su, fotosentezde; fotosentez sonucu oluşan besin ve oksijen ise hücresel solunumda kullanılır. Ancak ışık varlığında fotosentez hızı genellikle solunum hızından daha yüksek olduğu için fazla oksijen atmosfere verilir. Karanlık ortamda fotosentez gerçekleşmediği için bitki dış ortamdan oksijen alırken dış ortama karbondioksit verir.

Geceleri bitkiler de, insanlar ve hayvanlar gibi solunum yaparlar. Bitkiler, geceleri veya karanlık ortamlarda da solunum yaparak karbondioksit üretirler. Bitkiler, oksijenli solunum yaparak enerji elde ederler ve bu süreç gece gündüz devam eder. Ancak bitkiler, hayvanlardan farklı olarak, oksijensiz ortamlar veya oksijenin yetersiz olduğu durumlarda hayatlarını devam ettirebilirler. Bu, bitkilerin fotosentez tepkisi sonucu ürettikleri oksijeni kullanarak mümkün olur.