Die oberen Atemwege umfassen die Nase mit den Nasenhöhlen, den Rachen und den Kehlkopf. Mit Hilfe dieser Strukturen können wir atmen und sprechen. Sie erwärmen und reinigen die eingeatmete Luft: Schleimhäute, mit denen die Strukturen der oberen Luftwege ausgekleidet sind, fangen einige Fremdkörper ab, beispielsweise Rauch und andere Schadstoffe, bevor die Luft zu den Lungen gelangt.
Die Nasenhöhlen sind Kammern des Naseninneren. Ventral bilden die Nasenflügel Öffnungen zur Außenwelt. Die durch die Nasenlöcher eingeatmete Luft durchströmt die Nasenhöhlen, wo sie angewärmt wird. Rollenartige Strukturen, die Nasenmuscheln, ragen aus der Nasenwand heraus und bilden Räume, die die Luft durchströmen muss. Die Nasenmuscheln verwirbeln die Luft und geben ihr somit Zeit, gereinigt, angewärmt und angefeuchtet zu werden, bevor sie in die Lungen eintritt. Ziliarepithel (umgangssprachlich als Nasenhaare bezeichnet) und eine Schleimhaut kleiden das Innere der Nasenhöhlen aus. Zusammen mit dem von seromukösen und anderen Drüsen in der Membran produzierten Schleim fangen die Zilia unerwünschte Teilchen ab. Anschließend verlässt die angewärmte Luft die Nasenhöhlen dorsal in Richtung Nasenrachenraum (Nasopharynx), den obersten Abschnitt des Rachenraumes.
Bei den paarweise angeordneten Nasennebenhöhlen handelt es sich um luftgefüllte Hohlräume in den Schädelknochen. Sie werden nach dem jeweiligen Schädelknochen benannt, in dem sie liegen: Stirnbeinhöhle, Siebbeinhöhle, Keilbeinhöhle und Oberkieferhöhle. Die Nebenhöhlen sind mit einer Schleimhaut ausgekleidet, die die eingeatmete Luft anwärmt und befeuchtet. Wenn Luft aus den Nasenhöhlen in die Nebenhöhlen eintritt, läuft der von der Schleimhaut produzierte Schleim in die Nasenhöhlen ab.
Von seiner Form her ähnelt der Rachen einem Trichter. Bei der Atmung leitet er die Luft zwischen Kehlkopf und Luftröhre sowie zwischen den Nasen- und Mundhöhlen. Der Rachen untergliedert sich in drei Abschnitte: Der Nasenrachenraum oder Nasopharynx liegt dorsal der Nasenhöhlen und dient ausschließlich als Transportweg für die Luft. Der Mundrachenraum oder Oropharynx liegt dorsal der Mundhöhle und enthält die Gaumenmandeln. Sowohl Luft als auch aufgenommene Nahrung durchlaufen den Mundrachenraum in Richtung des kaudal davon liegenden Laryngopharynx. Der Kehlkopfrachenraum liegt dorsal des Kehldeckels und verbindet den Kehlkopf (kranial) mit der Speiseröhre (kaudal). Beim Atmen bleibt der Kehldeckel hochgeklappt und die Luft streicht ungehindert durch Laryngopharynx und Kehlkopf.
Der Kehlkopf verbindet den kaudalen Anteil des Rachens (Laryngopharynx) mit der Luftröhre. Er hält die Luftwege während der Atmung und Verdauung offen und ist das wichtigste Organ für die Erzeugung von Lauten und Tönen. Der Kehlkopf besteht aus neun Knorpeln. Einer dieser Knorpel, der Kehldeckel oder die Epiglottis, ist lebenswichtig: Auf der dorsalen Seite des Kehlkopfes gelegen schließt sich der Kehldeckel beim Schluckakt wie eine Falltür. Dieser Vorgang lenkt die Nahrung weg von der Luftröhre in die Speiseröhre. Im Inneren des Kehlkopfes liegen die Stimmlippen (oder echten Stimmbänder), die in ihrem Inneren elastische Bänder aufweisen. Beim Sprechen, Schreien und Singen versetzt die aus den Lungen und der Luftröhre strömende Luft die Stimmlippen in Schwingungen, was Töne und Laute erzeugt.
Das U-förmige Zungenbein liegt kaudal des Kinns und spielt eine wichtige Rolle bei den Vorgängen der Atmung als auch Verdauung. Das Zungenbein ist mit der Zunge verbunden und unterstützt den Schluckakt zu Beginn der Verdauung. Beim Atemsystem hängen die an der Tonerzeugung beteiligten Strukturen vom Zungenbein ab. Der Körper und die beiden großen Hörner des Zungenbeins dienen als Ansatz für die Nackenmuskulatur, die den Kehlkopf beim Sprechen anhebt bzw. senkt (und natürlich auch beim Schlucken).
