Hämoglobinmoleküle binden an ihren Hämgruppen an Sauerstoffmoleküle, insbesondere an die Eisenionen im Häm. Jedes Hämoglobinmolekül hat vier Hämgruppen und jede Hämgruppe kann ein Sauerstoffmolekül binden, was bedeutet, dass ein Hämoglobinmolekül bis zu vier Sauerstoffmoleküle transportieren kann. Dies ermöglicht den Transport von Sauerstoff aus der Lunge, wo er auf Hämoglobin im Blut geladen wird, zu Körpergeweben, wo er durch Diffusion von Sauerstoff aus den Kapillaren in die interstitielle Flüssigkeit und dann in die Zellen abgegeben wird.