以鼻腔为主的上呼吸道是调节吸入空气温度与湿度的重点部位。鼻腔由鼻中隔分为左右两部分，鼻腔的侧壁有三个弯曲伸入腔内的骨性突起，称为鼻甲。在各个鼻甲的下方，分别形成上、中和下三个鼻道。由于主鼻道的横断面积相当大，而被鼻中隔及鼻甲等分隔的鼻道却相对狭窄，吸入空气能在鼻道内接触到最大面积的黏膜。
鼻道畸形、变狭或黏膜充血肿胀时，可影响鼻道的通畅性；而黏膜萎缩、鼻道增宽后，其调节作用随之减退。当鼻道狭窄或阻塞而改用口腔呼吸时，鼻道则失去上呼吸道的调节功能。故临床上气管切开或气管内插管时必须辅以雾化吸入补充水分。
鼻黏膜表层较薄，布有丰富的毛细血管网，与深层而易于膨胀的动脉网结构直接相连。由于鼻孔周围的皮肤对空气温度和湿度的改变极其敏感，冷空气的刺激可使鼻黏膜血管充血膨胀，鼻孔变狭窄，从而使气流减缓，黏膜与空气接触机会显著增加。黏膜表面的毛细血管在充血和血流量增加时，散发热能从而提升吸入的冷空气的温度。同时吸入空气的湿度亦同步增加，达100％的饱和状态。冷空气在鼻道加温和湿化，所需要的水分，由鼻黏膜充血膨胀的血管对周围间质的压迫产生，以及鼻黏膜表层、鼻旁窦的腺体和杯状细胞等较稀薄分泌物补充。
吸入气体的温度从0℃升至20℃时，每升空气能获得10毫升水；从20℃升至30℃时，每升空气得补进12毫升水；再从30℃升至37℃时，每升空气得补进12毫升水。从肺泡内呼出气体的湿度为100％饱和，可减少鼻黏膜热能的消耗。同时，冷暖空气的会合可使鼻孔内水分凝结，为下一次吸气提供了部分水分的来源。