Il sangue di colore scuro, chiamato sangue venoso, è scuro perché è diventato deossigenato dopo aver viaggiato attraverso il corpo prima di tornare al cuore prosciugato di ossigeno. Il sangue che esce dal cuore, chiamato sangue arterioso, viene pompato dai polmoni al cuore attraverso l'arteria polmonare e contiene una grande quantità di ossigeno per il parto intorno al corpo. Il sangue arterioso, quindi, appare più rosso del sangue venoso deossigenato.
Il sangue prende il suo colore dai globuli rossi chiamati emoglobina, a cui si lega l'ossigeno. Il novantasette percento dell'ossigeno trasportato dal sangue dai polmoni viene trasportato dall'emoglobina. Oltre a trasportare l'ossigeno attorno al corpo, l'emoglobina aiuta a rimuovere l'anidride carbonica dal corpo. La differenza di colore tra sangue venoso e sangue arterioso è nota come differenza di ossigeno artero-venoso. Il sangue venoso è anche più freddo del sangue arterioso a causa del suo basso contenuto di ossigeno e pH.
Un equivoco popolare e persistente indica che il sangue deossigenato è blu perché le vene possono sembrare blu a causa del modo in cui la luce viene diffusa dall'epidermide. La pelle umana può anche assumere un colore bluastro, noto come cianosi, a volte a causa di determinate condizioni mediche; tuttavia, il sangue umano deossigenato non è mai blu.