Hemoglobin demir içerdiğinden, metaloprotein olarak kabul edilir. Porfin halkasındaki dört azot atomu demir iyonu ile çalışır. Demir iyonu oksijene bağlandığında daha derin bir kırmızı renge dönüşür.
Hemoglobin, oksijen taşımasına ve salıvermesine izin veren iki proteine sahiptir. Yetişkinlerde, alfa globin ve beta globindir, ancak hamilelik sırasında fetal hemoglobindeki gamma globin, beta globin yerine çalışır.
Kırmızı kan hücreleri alveollere girdiğinde, içindeki hemoglobin oksiamoglobin oluşturmak için oksijenle birleşir. Kan hücreleri vücudun geri kalan kısmında dolaşırken, hemoglobin dokulara oksijeni verir. Hemoglobinin globin kısmı bir atık madde olan karbondioksiti alır ve alveollerde geri salınır. Hemoglobin aynı anda oksijen ve karbondioksit taşıyabilir.
Kırmızı kan hücreleri neredeyse tamamen hemoglobinden oluşur, ancak hemoglobin ayrıca nöronlarda, alveollerde ve makrofaj adı verilen beyaz kan hücrelerinde bulunur.
