Ciśnienie powietrza atmosferycznego wynosi około 1 atmosfery, aparat oddechowy musi dostarczać płetwonurkowi na głębokości 10 metrów powietrze o ciśnieniu 2 atmosfer, na głębokości 20 metrów 3 atmosfer itd. Ze względów fizjologicznych nurkowanie przy wykorzystaniu do oddychania sprężonego powietrza możliwe jest do głębokości około 110 metrów, jednak już do schodzenia poniżej 30 metrów stosuje się mieszanki gazów, w których azotu albo nie ma, albo jest go dużo mniej niż w powietrzu. Wszystko dlatego, że sprężony azot rozpuszcza się we krwi i powoduje syndrom upojenia głębokością czyli tzw „ekstazę głębin”. Objawy są podobne do upojenia alkoholowego (nadmierna pewność siebie, problemy z koordynacją,  mniejsza sprawność umysłowa). "Prawo Martini" mówi, że każde 10 metrów głębiej zaczynając od 30 metrów poniżej lustra wody odpowiada wypiciu lampki Martini  W medycynie narkotyczne działanie azotu (zwanego też gazem rozweselającym) jest wykorzystywane do znieczulania pacjentów.

Aparat nurkowy składa się z dwu elementów: zestawu butli - zasobników powietrza oraz automatu oddechowego - urządzenia, które dostarcza płetwonurkowi powietrze o ciśnieniu równym ciśnieniu otoczenia. Pierwszy system tego rodzaju został wprowadzony w 1942 roku przez inżyniera Emila Cagnana, specjalistę w dziedzinie powietrza ciekłego, działającego we współpracy z pionierem nurkowania swobodnego Jaquesem Cousteau, a następnie spopularyzowany pod nazwą "aparatu Cousteau-Cagnan".

Automat przedstawiony na rysunku jest konstrukcją o dwu stopniach redukcji ciśnienia powietrza. Pierwszy stopień, w którym czujnikiem ciśnienia otaczającej wody jest tłok, a wielkość redukcji zależy od siły spręźyny - rozpręża powietrze zawarte w butli (ok. 200-300 atmosfer) w powietrze o ciśnieniu od ciśnienia wody - prawie 7-12 atmosfer. To powietrze jest przesyłane do drugiego stopnia. Tu podobny system: sprężyny, dźwignie i membrany pozwalają rozprężyć powietrze o średnim ciśnieniu do panującego na danej głębokości. Zużyte powietrze jest wydychane przez nurka zaworem wydechowym. Istnieją również automaty o jednym stopniu redukcji ciśnienia, jednak ze względu na archaiczną konstrukcję są rzadko używane w działalności podwodnej.




Powietrze o średnim ciśnieniuPierwszy stopień redukcji ciśnienia powietrzaTłokPokrętło zaworu odcinającego dopływ powietrzaPowietrze wydychanePowietrze wdychaneUstnikMembranaDrugi stopień redukcji ciśnienia powietrzaPowietrze wdychaneDźwigniaWoda zewnętrzaButla powietrzaManometr - pokazuje ilość powietrza w butli


Z nurkowaniem zawsze wiąże się ryzyko choroby dekompresyjnej. Podczas oddychania sprężonym powietrzem cząsteczki azotu rozpuszczają się we krwi. Kiedy nurek zbyt szybko wypłynie azot gwałtownie uwalnia się z krwi i tkanek (jak CO2 w odkręcanych butelkach z napojami gazowanymi) i powoduje niebezpieczne dla życia zatory. Aby uniknąć choroby dekompresyjnej, nurek musi wypływać powoli lub natychmiast po wyjściu z wody skorzystać z komory dekompresyjnej.