Il sangue ossigenato è pieno di ossigeno dai polmoni. Al contrario, il sangue deossigenato ha avuto la maggior parte del suo ossigeno rimosso e sta tornando ai polmoni, pronto per essere riossigenato.
L'ossigeno viene trasportato all'interno dei globuli rossi da un composto chiamato emoglobina, che è in grado di legare fino a quattro molecole di ossigeno e formare ossiemoglobina. Ogni globulo rosso contiene grandi quantità di questa molecola, consentendo loro di portare molto più ossigeno del necessario per garantire che l'offerta soddisfi sempre la domanda. Il sangue non è mai veramente deossigenato nel senso che tutto l'ossigeno viene rimosso. Quando il sangue ossigenato raggiunge il tessuto, l'emoglobina lascia andare le molecole di ossigeno in una reazione reversibile. La prima coppia di molecole di ossigeno è molto più facile da rimuovere rispetto alle ultime due, fornendo un gradiente di rilascio. Il colore del sangue cambia dal rosso brillante, quando ossigenato, al rosso scuro, quando l'ossigeno è stato rimosso per essere usato dal corpo.