För att kunna andas under vattnet måste fiskar extrahera löst syre ur vattnet. De gör detta med sina gälar. Vatten kommer in i fiskens mun och sedan tvingar fisken vatten över dess gälar, förbi många små blodkärl och ut genom gälskårorna. Gälarna tar syre från vattnet och låter vatten vispa bort koldioxid och ammoniak från blodkärlen i gälarna. Gillfilament är den röda, köttiga delen av gälarna; de tar syre i blodet. Varje filament har tusentals fina grenar (lameller) som utsätts för vattnet. Grenarna innehåller blodkapillärer under ett tunt epitel som separerar blodet från vattnet, vilket gör att syre och koldioxid lätt kan passera igenom.
Inte alla fiskar är helt beroende av att deras gälar andas. Vissa fiskarter absorberar en stor del av sitt nödvändiga syre genom huden, särskilt när de är unga. Andra har lungor eller andra extra luftkammare som har utvecklats för att andas luft från vattenytan, och dessa fiskarter kan drunkna om de inte har tillgång till vattenytan.
Gälfilamenten i fisk har funktioner som lungor hos människor:det är det organ som ansvarar för att absorbera syre och driva ut koldioxid. Gälarna reglerar också nivåerna av mineraljoner och blodets pH, samt är den primära platsen för utsöndring av kvävehaltigt avfall, i form av ammoniak.
Gälfilamenten hos benfiskar kallas också "primära lameller." De är invecklade strukturer som har en stor yta. Mindre "sekundära lameller" är utlöpare av de primära filamenten. De sekundära lamellerna innehåller små blodkapillärer och blodet rinner i motsatt riktning mot vattnet. Som ett resultat har vattnet som strömmar bredvid de sekundära lamellerna alltid en högre syrekoncentration än i blodet, så syre absorberas längs de sekundära lamellernas fulla längd. Även på detta sätt diffunderar koldioxid passivt från blodet till vattnet.
Aktivt simmande fiskar har gälfilament som är högt utvecklade för att maximera syreupptaget. Stillasittande fiskar som lever på botten har vanligtvis gälfilament som absorberar mindre volymer, eftersom de är mindre aktiva och inte använder syret lika snabbt.
De flesta fiskar har tre eller fler gälbågar på varje sida av kroppen. Dessa stöder gälfilamenten och är broskaktiga eller beniga och formade som en bumerang. Varje gälbåge består av en övre och en nedre lem som är sammanfogade i ryggen. Gälfilament och gälskravare är fästa vid gälbågarna.
Gälbågarna ger stöd för gälarna såväl som blodkärlen. Artärer som kommer in i gälarna ger blod med låg syrehalt och en hög koncentration av avfall. Artärer som lämnar gälarna innehåller blod med lite avfall som är rikt på syre.
Gälskravare är beniga utsprång som hjälper fisken att mata sig. De pekar framåt och inåt från gälbågarna. Deras antal och form varierar beroende på fiskens diet:gälskrapare med stora avstånd är uppenbara på fiskar som äter stora byten, till exempel andra fiskar, vilket förhindrar att bytesobjektet blir fritt och flyr mellan gälarna. Ett större antal tunnare, längre gälskrapare ses på fiskar som äter mindre byten. Arter som konsumerar plankton och små ämnen suspenderade i vattensportens gälskrapare som är extremt långa och tunna. Vissa fiskar har mer än 150 bara på den nedre bågen. Dessa hjälper till att samla matpartiklar i halsen som kan sväljas, medan vatten passerar ut genom gälskårorna.
