miyoglobine benzeyen 4 tane monomerden oluşan, tetramerik bir proteindir. 4 tane hem ( prostetik grup ) ‘e sahip olduğu için tek bir hemoglobin 4 tane oksijen molekülü bağlayabilir/taşıyabilir. alpha ve beta alt üniteleri birbirlerine zayıf, kovalent olmayan bağlarla bağlanmıştır. oksijene olan ilgisi değişiklik gösterir ama bir fetüsün hemoglobininin oksijen ilgisinin bir yetişkininkinden daha fazla olduğu söylenebilir. amacı; miyoglobin gibi oksijeni depo etmek değil, taşımaktır. bunu da bohr etkisi ile gerçekleştirir.

oksijen doygunluğu grafiğine bakıldığında sigmoid bir eğriye sahip olduğu gözlemlenilebilir. oksijene olan doyum arttıkça oksijen ilgisi de artmaktadır. bu yüzden akciğerlerde ilgi fazlayken kaslardaki ilgi düşüktür.