Hemoglobin, tüm omurgalıların kanında, ciğerlerden oksijeni vücuttaki dokulara taşımak için kullanılan proteindir. Kanın ana bir bileşeni sudur ve suda oksijen çok fazla çözünmediğinden, bir protein, hemoglobin kullanılmalıdır.
Oksijen hemoglobine bağlanır ve bu, aynı anda oksijeni serbest bırakabilir. Bir hemoglobin molekülü dört polipeptit zincirinden oluşur. Zincirler, her biri bir demir iyonu içeren bir heme grubu içerir. Demir, oksijen bağlanmasının gerçekleştiği yerdir ve her demir bir O2 molekülünü bağlayabilir, yani her bir hemoglobin molekülü toplam dört O2 molekülüne bağlanabilir.
Ortalama insanda, hemoglobin konsantrasyonu 100 mililitre başına 16 gramdır. Hemoglobin miktarı ne kadar oksijenin taşınabileceğini belirler. Hemoglobin moleküllerinin tüm bağlanma bölgeleri oksijenle dolduğunda, kan yüzde 100 doymuş olarak kabul edilir ve böylece oksijen kalmayabilir. Kan yüzde 100 doymuş bir doku yüzde 70 doymuşsa, hemoglobin kalan yüzde 30'unu doldurmak için dokuya oksijen verir. Sonuçta, vücut yeterince hemoglobin yapar, böylece daha fazla oksijen kullanan dokulara otomatik olarak daha fazla oksijen verir.
