哺乳动物成熟的红血细胞一般为圆（盘）形，无细胞核。非哺乳动物多为卵圆形，无细胞核。红血细胞胞质中含有大量由血红素与球蛋白结合而成的
血红蛋白，故呈红色，血红蛋白能携带和释放氧和
二氧化碳。肺吸入的氧除少量溶于血浆外，大部与血红蛋白结合，经血液循环带到身体各组织的微血管中，放出氧以供细胞需要。带氧血红蛋白鲜红色，无氧血红蛋白紫红色，故动脉血红色，静脉血紫红色。组织中产生的二氧化碳扩散到血液中，少量与水结合成碳酸，部分形成碳酸盐存于血浆中，大部与血红蛋白结合成碳酸血红蛋白，带到肺内进行气体交换，放出二氧化碳。每100毫升血中血红蛋白含量正常男性为12～15克，女性10.5～13.5克。红血球数和血红蛋白含量低于正常范围时，可能有贫血。