Funcția majoră a hemoglobinei este transportul oxigenului din plămâni în țesuturile organismului și apoi transportul dioxidului de carbon din țesut înapoi în plămâni. Fiecare globule roșii conține aproximativ 280 de milioane de molecule de hemoglobină .
O moleculă de hemoglobină este alcătuită din mai multe bucăți mai mici. Există patru lanțuri polipeptidice cu fiecare dintre cele care conțin o singură grupare heme. Cheia pentru procesarea oxigenului este fierul conținut în fiecare grup hem. Moleculele de fier pot absorbi fiecare o moleculă de oxigen. Acest lucru conferă fiecărei hemoglobine capacitatea de a transporta patru molecule de oxigen.
Există două tipuri de hemoglobină, care sunt oxihemoglobina și deoxihemoglobina. Oximemoglobina are o afinitate mai mare pentru oxigen și deoxihemoglobina este mai atrasă de dioxidul de carbon. Aceasta înseamnă că oxigenul din plămâni se leagă de oxihemoglobina care trebuie transportată în organism și absorbită. Deoxyhemoglobinul preia dioxidul de carbon care este lăsat după ce organismul absoarbe oxigenul și îl duce înapoi în plămâni pentru a-și termina procesul.
O piesă importantă în transportul oxigenului de către hemoglobină este afinitatea moleculare față de oxigen. Când hemoglobina preia prima moleculă de oxigen, afinitatea crește de fapt, astfel încât să preia mai mult oxigen. Acest efect de domino continuă până când molecula este plină de oxigen.