Główną funkcją hemoglobiny jest transport tlenu z płuc do tkanek ciała, a następnie transport dwutlenku węgla z tkanki z powrotem do płuc. Każda komórka krwi zawiera około 280 milionów cząsteczek hemoglobiny .
Cząsteczka hemoglobiny składa się z kilku mniejszych kawałków. Istnieją cztery łańcuchy polipeptydowe, z których każdy zawiera pojedynczą grupę hemową. Kluczem do przetwarzania tlenu jest żelazo zawarte w każdej grupie hemu. Cząsteczki żelaza mogą zaabsorbować każdą cząsteczkę tlenu. Daje to każdej hemoglobinie zdolność przenoszenia czterech cząsteczek tlenu.
Istnieją dwa rodzaje hemoglobiny, które są oksyhemoglobiną i deoksyhemoglobiną. Oxyhemoglobina ma większe powinowactwo do tlenu, a dezoksyhemoglobina jest bardziej przyciągana do dwutlenku węgla. Oznacza to, że tlen w płucach wiąże się z oksyhemoglobiną, która ma być transportowana do organizmu i wchłonięta. Dezoksyhemoglobina wychwytuje dwutlenek węgla pozostały po tym, jak organizm absorbuje tlen i przenosi go z powrotem do płuc, aby zakończyć proces.
Ważnym elementem transportu tlenu przez hemoglobinę jest powinowactwo molekuł do tlenu. Kiedy hemoglobina podnosi swoją pierwszą cząsteczkę tlenu, powinowactwo faktycznie wzrasta, więc podnosi ona więcej tlenu. Ten efekt domina trwa, dopóki cząsteczka nie jest pełna tlenu.