Le sang oxygéné est rempli d'oxygène provenant des poumons. En revanche, le sang désoxygéné a perdu la majeure partie de son oxygène et retourne dans les poumons, prêt à être réoxygéné.
L'oxygène est transporté dans les globules rouges par un composé appelé hémoglobine, qui est capable de lier jusqu'à quatre molécules d'oxygène et de former de l'oxyhémoglobine. Chaque globule rouge contient de grandes quantités de cette molécule, ce qui leur permet de transporter beaucoup plus d'oxygène que nécessaire pour garantir que l'offre réponde toujours à la demande. Le sang n'est jamais vraiment désoxygéné dans le sens où tout l'oxygène est éliminé. Lorsque le sang oxygéné atteint le tissu, l'hémoglobine libère des molécules d'oxygène dans une réaction réversible. Les premiers couples de molécules d'oxygène sont beaucoup plus faciles à éliminer que les deux derniers, fournissant un gradient de libération. La couleur du sang passe du rouge vif, lorsqu'il est oxygéné, au rouge foncé, lorsque l'oxygène a été retiré pour être utilisé par le corps.
