I globuli rossi mantengono la normale morfologia e il tasso di scambio chimico nelle soluzioni isotoniche. Una cellula si trova in una soluzione isotonica se la pressione osmotica all'interno della cellula è equivalente alla pressione osmotica della soluzione che circonda la cellula . Il plasma è la soluzione isotonica primaria per i globuli rossi.
La morfologia della cellula, in particolare il rapporto superficie-volume, è un fattore critico per la diffusione dell'ossigeno e dell'anidride carbonica attraverso la membrana cellulare. La forma del disco di un globulo rosso nel plasma è unica perché ha un ampio rapporto area-volume mantenendo un alto livello di agilità; le cellule rimangono piccole e mantengono la capacità di percorrere velocità adeguate all'interno di vene di piccolo diametro.
Le soluzioni ipotoniche hanno una pressione osmotica inferiore rispetto ai globuli rossi, facendo sì che le cellule assorbano più acqua. Successivamente, le cellule si gonfiano. Questo non ha alcun impatto sul rapporto superficie-volume, ma influenza la torbidità delle cellule all'interno delle vene. Se i globuli rossi contengono troppa acqua, si può verificare la citolisi. Le soluzioni ipertoniche hanno anche una maggiore pressione osmotica rispetto ai globuli rossi, facendo sì che le cellule versino acqua. La crenazione dei globuli rossi avviene in soluzioni ipertoniche, portando a una diminuzione della capacità di trasportare ossigeno.
