Các thụ thể hóa học ngoại vi, được chi phối bởi dây thần kinh sọ (VII, IX, X), phản ứng với nồng độ O₂ và CO₂/H⁺ trong máu và môi trường, đóng vai trò chính trong việc kích hoạt hành vi thở không khí khi cá gặp hypoxia hoặc hypercarbia; các yếu tố như vận động, tiêu hóa và nhiệt độ cũng làm tăng nhu cầu O₂, từ đó kích thích thở không khí; các loài cá có khả năng thở không khí phát triển độc lập nhiều lần trong tiến hóa, dẫn đến sự đa dạng về vị trí, hướng và chức năng của các thụ thể hóa học; thụ thể nội sinh (NECs) ở mang là thành phần chính trong cảm nhận O₂/CO₂, chứa serotonin và các chất dẫn truyền thần kinh khác; các nghiên cứu tiêm NaCN và HCl cho thấy sự khác biệt giữa thụ thể hướng nội và hướng ngoại trong việc điều hòa nhịp thở và nhịp tim; thở không khí cũng có thể bị ảnh hưởng bởi hành vi xã hội như sự táo bạo hoặc cạnh tranh trong nhóm; các thụ thể trung ương nhạy cảm với CO₂/H⁺ được xác nhận ở cá sarcopterygian (Lepidosiren), nhưng ít rõ ràng ở actinopterygian; tài liệu kêu gọi nghiên cứu thêm để hiểu cách các tín hiệu từ nhiều thụ thể được tích hợp để điều hòa hô hấp nước và không khí.