هموگلوبین پروتئینی است که در گلبول‌های قرمز خون وجود دارد و نقش آن حمل نقل اکسیژن و دی اکسیدکربن در خون است. این پروتئین دارای گروه هم که یک گروه پروستتیک است می‌باشد.
این پروتئین دارای ساختمان چهارم می‌باشد. هموگلوبین شامل دو نوع زیرواحد مختلف به نام آلفا و بتا می‌باشد.این پروتئین از ۴ زنجیره پلی پپتیدی تشکیل شده‌است که ۲ تای آنها شامل آلفا و ۲ تای دیگر آن شامل بتا می‌باشد. بین زنجیره‌های آلفا وبتا پیوندهایی وجود دارد که این پیوندها بین ۲ زنجیره آلفا با یکدیگر و ۲ زنجیره بتا نیز با یکدیگر قویتر است.
هموگلوبین یک پروتئین دگرریختار (آلوستریک) است.
میل ترکیبی هموگلوبین با مونوکسید کربن از اکسیژن بیشتر است و به همین دلیل، اگر شخصی مونوکسید کربن استنشاق کند، هموگلوبین به جای اکسیژن با مونوکسید کربن ترکیب می‌شود در نتیجه اکسیژن به بدن نمی‌رسد و فرد می‌میرد.
