血红蛋白，这个在人体内发挥关键作用的分子，由四个独特的亚基组成，每个亚基又由一个肽链和一个血红素分子构成。这四个亚基分为两对α亚基和β亚基，它们在适宜的电解质环境下自然地排列成α2β2的结构，这种结构在生物学上至关重要。
每个肽链在生物体内的生理条件下会形成一个球形，这种结构被称为珠蛋白，它包裹着血红素分子。血红素分子自身则是一个具有特殊卟啉结构的小分子，其核心部位，四个吡咯环上的氮原子与一个亚铁离子形成配位键。在不与氧结合的状态下，珠蛋白肽链的第8位组氨酸残基中的氮原子会与吡咯环平面上方的亚铁离子结合。同时，一个水分子会在卟啉环下方与亚铁离子相连。然而，当血红素与氧结合时，氧分子会取代水的位置，这种动态的结构变化使得血红蛋白具有承载和输送氧气的能力。
血红素，是（血红蛋白） 分子上的主要稳定结构，为血红蛋白、肌红蛋白等的辅基。分子式：C34H32N4FeO4。正常值：男性介于13.5-17.5，女性介于12-16 g/dl 。 如果超出正常范围；常见的原因包括：脱水、心肺疾病（如慢性阻塞性肺病、心衰竭）、 高山症、 红血球过多症(Polycythemia vera)等。 但必须参考其他血球检验项目及身体状况来找出可能原因。