血紅蛋白（hemoglobin，Hb/HGB）是紅細胞內運輸肺吸收的氧到身體各組織、而從后者運送二氧化碳到肺呼出體外的蛋白。
生理條件下，99%血紅蛋白的鐵呈Fe2+（亞鐵）狀態，稱為還原血紅蛋白( HHb/ Hbred)：亞鐵狀態的血紅蛋白與氧結合稱氧合血紅蛋白( oxyhemoglobin，Hb02)； 1% Hb的鐵呈Fe3+（高鐵）狀態，稱為高鐵血紅蛋白( hemiglobin，Hi； methemoglobin，MetHb)。CO與血紅蛋白結合形成碳氧血紅蛋白( carboxyhemoglobin,COHb/HbCO)，結合力比氧結合力高240倍；在含有苯肼和硫化氫的環境中，HbO2即轉變為硫化血紅蛋白( sulfhemoglobin,，SHb)。