ヘモグロビン（ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ，Ｈｂ）は赤血球の主成分の蛋白質で、酸素圧力の高い所では酸素と結合し酸化ヘモグロビンとなり、酸素圧力の低い所では酸素を離して元のヘモグロビンとなる。ヘモグロビンを含む赤血球は、肺の中の毛細血管を通過するとき空気中の酸素と結びつき、動脈血として心臓から押し出されて組織に運ばれる。酸素の少ない組織では、酸素は組織に吸収され、替わりに二酸化炭素の一部が赤血球に付着する。血液が肺に戻ったとき二酸化炭素は静脈血から肺胞に拡散され、呼気として体外に排出される。血液が鮮紅色をしているのはヘモグロビンの色によっている。日本人の正常値は男子が１３〜１８ｇ／１００ｃｃ、女子が１１．５〜１６ｇ／１００ｃｃである。一酸化炭素は酸素の２５０倍も強くヘモグロビンと結合するので、一酸化炭素中毒が起こる。