Hemoglobina to białko używane we krwi wszystkich kręgowców do transportu tlenu z płuc do tkanek w ciele. Głównym składnikiem krwi jest woda, a ponieważ tlen nie jest bardzo rozpuszczalny w wodzie, należy użyć białka, hemoglobiny.
Tlen wiąże się z hemoglobiną, która może jednocześnie uwolnić tlen. Cząsteczka hemoglobiny składa się z czterech łańcuchów polipeptydowych. Łańcuchy zawierają jedną grupę hemową, z których każda zawiera jeden jon żelaza. Żelazo jest miejscem, w którym występuje wiązanie tlenu, a każde żelazo może związać jedną cząsteczkę O2, co oznacza, że każda cząsteczka hemoglobiny może wiązać się w sumie z czterema cząsteczkami O2.
U przeciętnego człowieka stężenie hemoglobiny wynosi 16 gramów na 100 mililitrów. Ilość hemoglobiny określa, ile tlenu można przetransportować. Kiedy wszystkie miejsca wiązania cząsteczek hemoglobiny są wypełnione tlenem, krew jest uważana za 100% nasyconą, co sprawia, że nie jest w stanie przenosić więcej tlenu. Jeśli tkanka jest nasycona w 70 procentach, gdy krew jest w 100 procentach nasycona, hemoglobina uwalnia tlen do tkanki, aby wypełnić pozostałe 30 procent. W końcu organizm wytwarza wystarczającą ilość hemoglobiny, dzięki czemu automatycznie dostarcza więcej tlenu do tkanek, które zużywają więcej tlenu.