Le sang de couleur foncée, appelé sang veineux, est foncé car il s'est désoxygéné après avoir voyagé à travers le corps avant de retourner au cœur vidé de son oxygène. Le sang quittant le cœur, appelé sang artériel, est pompé des poumons vers le cœur par l'artère pulmonaire, et il contient une grande quantité d'oxygène pour le transport dans tout le corps. Le sang artériel apparaît donc d'un rouge plus vif que le sang veineux désoxygéné.
Le sang tire sa couleur des globules rouges appelés hémoglobine, auxquels l'oxygène se lie. Quatre-vingt-dix-sept pour cent de l'oxygène transporté par le sang des poumons est transporté par l'hémoglobine. En plus de transporter l'oxygène dans le corps, l'hémoglobine aide à éliminer le dioxyde de carbone du corps. La différence de couleur entre le sang veineux et le sang artériel est connue sous le nom de différence d'oxygène artérioveineux. Le sang veineux est également plus froid que le sang artériel en raison de sa teneur en oxygène et de son pH inférieurs.
Une idée fausse répandue et persistante indique que le sang désoxygéné est bleu parce que les veines peuvent sembler bleues en raison de la façon dont la lumière est diffusée par l'épiderme. La peau humaine peut également prendre une couleur bleuâtre, connue sous le nom de cyanose, parfois en raison de certaines conditions médicales ; cependant, le sang humain désoxygéné n'est jamais bleu.