Un système circulatoire fermé est un système qui transporte le sang dans tout le corps d'un organisme à l'aide d'un système de vaisseaux sanguins. Le cœur pompe le sang riche en oxygène à travers les artères dans tout le corps. Le sang rempli de déchets et privé d'oxygène retourne au cœur par les veines.
Le sang provenant des artères circule dans des vaisseaux plus petits appelés artérioles. Les artérioles se ramifient ensuite en capillaires, les plus petits vaisseaux sanguins du système circulatoire. Les capillaires apportent le sang aux cellules individuelles. Chaque cellule du corps d'un organisme se trouve à proximité d'un capillaire. L'oxygène, le dioxyde de carbone et les déchets s'écoulent librement à travers les capillaires à paroi mince vers et depuis les cellules individuelles du corps. À partir des capillaires, des veinules se forment. Les veinules débouchent ensuite dans des veines plus grosses, qui ramènent ensuite le sang vers le cœur.
Dans un système circulatoire fermé, contrairement à un système circulatoire ouvert, le sang ne quitte jamais les vaisseaux sanguins. Tous les vertébrés et certains invertébrés ont un système circulatoire fermé. Cependant, la plupart des invertébrés ont un système circulatoire ouvert. Les artères transportent le sang sous haute pression à cause de l'action de pompage du cœur. La pression artérielle diminue à mesure que le sang circule dans des vaisseaux consécutifs; par conséquent, la pression artérielle est la plus basse dans les veines.
Le cœur des organismes à système circulatoire fermé est constitué d'oreillettes et de ventricules. Les oreillettes reçoivent le sang des vaisseaux sanguins. Les ventricules pompent le sang à travers les vaisseaux sanguins vers le reste du corps. Les poissons ont une oreillette et un ventricule. Les amphibiens comme les grenouilles et les salamandres ont deux oreillettes et un seul ventricule. Les reptiles ont tous deux oreillettes, mais certains ont un ventricule partiellement divisé, et d'autres, comme les crocodiliens, ont deux ventricules séparés. Les cœurs d'oiseaux et de mammifères ont deux oreillettes et deux ventricules.