Hemoglobina to czerwone białko znajdujące się w krwinkach czerwonych kręgowców, które przenosi tlen z płuc do tkanek ciała. Hemoglobina przenosi dwutlenek węgla z tkanek do płuc.
Jedna cząsteczka hemoglobiny u ssaka może przenosić do czterech cząsteczek tlenu. Hemoglobina niesie tlenek azotu, ważną cząsteczkę regulatorową, i uwalnia tlenek azotu, gdy uwalnia on tlen. Hemoglobina nasycona tlenem nazywana jest oksyhemoglobiną, a hemoglobina bez żadnego tlenu nazywana jest deoksyhemoglobiną. Oksychhemoglobina powstaje podczas fizjologicznego oddychania, gdy tlen wiąże się z hemowym komponentem hemoglobiny. Występuje to w naczyniach płucnych płuc.
Tlen następnie przemieszcza się przez strumień krwi do komórek, gdzie jest używany jako końcowy akceptor elektronów w procesie oksydacyjnej fosforylacji w celu wytworzenia trifosforanu adenozyny lub ATP. Hemoglobina zawiera około 70 procent żelaza występującego u ssaków. Żelazo ma zasadnicze znaczenie dla produkcji krwi i prawidłowego funkcjonowania układu immunologicznego.
Utrata krwi jest najczęstszą przyczyną niedoboru żelaza. Oddawanie krwi powoduje utratę 200 do 250 miligramów żelaza. Poziom żelaza dawcy jest sprawdzany przed każdą dawką, aby zapewnić, że dawka krwi jest bezpieczna dla dawcy.