La sangre normalmente transporta pequeñas cantidades de oxígeno (O2) disuelto en el plasma y altas cantidades combinadas en forma química con la hemoglobina. La presión parcial depende solo del oxígeno disuelto físicamente, lo que determina cuánto oxígeno se combinará con hemoglobina. La curva de disociación de la hemoglobina describe la reversibilidad de la reacción entre oxígeno y hemoglobina. Los factores habituales que aumentan o disminuyen la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno son el pH, presión parcial de CO2, temperatura y 2,3 difosfoglicerato. La sangre también transporta grandes cantidades en forma de bicarbonato y bajas cantidades de CO2 disuelto en plasma y combinado con proteínas como compuestos carbamino. La desoxihemoglobina favorece la formación de compuestos carbamínicos y promueve el transporte del CO2 como bicarbonato uniéndose al hidrógeno proveniente de la disociación del ácido carbónico. A continuación se describe en forma detallada los mecanismos fisiológicos del transporte de gases en sangre.