I blodet transporteres størstedelen (over 98%) av oksygen i kjemisk kombinasjon med hemoglobin, et spesialisert protein som finnes i røde blodlegemer. Oksygen binder seg reversibelt til hemoglobin i lungene, hvor oksygenkonsentrasjonen er høy, og frigjøres i vev hvor oksygenkonsentrasjonen er lavere. Bare en liten mengde oksygen (mindre enn 2%) er oppløst i blodplasmaet, lik måten oksygen løses opp i vann.
