W układzie krążenia rekina serce pompuje krew najpierw do skrzeli, gdzie jest natlenowana, następnie do narządów i mięśni, a na koniec z powrotem do serca. Aby pozostać utlenionym, krew musi płynąć w sposób ciągły, co osiąga się poprzez otwieranie i zamykanie ust rekina oraz ruchy mięśni jego ciała.
Serce rekina ma kształt litery S i ma dwie komory, przedsionek i komorę. Znajduje się w obszarze w pobliżu głowy. Krew przepływa przez aortę brzuszną, czyli tętnice, do skrzeli i innych narządów, a następnie z powrotem do serca przez żyły. Rekiny mają niskie ciśnienie krwi, dlatego niektóre gatunki muszą poruszać się w sposób ciągły, aby utrzymać przepływ krwi.
Niektóre rekiny są zimnokrwiste lub poikilotermiczne, co oznacza, że ich temperatura wewnętrzna odpowiada zewnętrznemu otoczeniu. Inne, takie jak makrela, makuchy, zwykłe młocarnie i wielkie białe rekiny, mają właściwości homeotermiczne, co oznacza, że ich temperatura ciała jest znacznie wyższa niż wody wokół nich. Aby to osiągnąć, mają specjalne czerwone mięśnie, które wytwarzają ciepło, które przechodzi przez żyły z powrotem do serca. Bycie ciepłem znacznie zwiększa szybkość i siłę rekina. Aby zasilić to ciepło, rekin o ciepłej sylwetce musi spożywać o wiele więcej jedzenia niż rekin o zimnym ciele.
