Il sangue trasporta sostanze nutritive, ossigeno, materiali di scarto, ormoni, proteine che devono essere ridistribuite nel corpo e fattori di coagulazione. L'ossigeno legato all'emoglobina viene trasportato attraverso i globuli rossi. Dopo che l'ossigeno è stato utilizzato nel metabolismo, il sangue trasporta il biossido di carbonio ai polmoni.
Esistono vari metodi per trasportare diverse molecole nel flusso sanguigno. L'ossigeno viene trasportato nei globuli rossi. L'anidride carbonica viene spesso trasportata sotto forma di bicarbonato e di solito non è legata a particolari cellule. I nutrienti che non sono idrosolubili, come i lipidi, vengono trasportati dalle molecole del trasportatore. Ad esempio, gli acidi grassi vengono trasportati in tutto il corpo da una proteina chiamata albumina.