在所有的脊椎动物及若干无脊椎动物，其血红素（无脊椎动物也有时是蚯蚓红血朊）包含在特定的细胞中来进行其机能活动，这种血球称为红细胞。其它的血细胞，如白血球，则是血液免疫细胞。
红细胞中含有血红蛋白，因而使血液呈红色。血红蛋白中含有Fe，所以贫血的人宜多吃铁含量丰富的食物和蛋白质，来补血。血红蛋白能和空气中的氧结合，因此红细胞能通过血红蛋白将吸入肺泡中的氧运送给组织，而组织中新陈代谢产生的一部分二氧化碳也通过红细胞运到肺部通过肺泡同体外的氧气进行气体交换，将二氧化碳排出体外。血红蛋白更易和一氧化碳（CO）相合，并且血红蛋白一旦与一氧化碳结合后就不容易分离了。当空气中CO含量增高时且持续时间较长时，可能引起一氧化碳中毒。
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