Máu vận chuyển chất dinh dưỡng, oxy, chất thải, hormone, protein cần được phân phối lại trong cơ thể và các yếu tố đông máu. Oxy gắn với hemoglobin được vận chuyển qua các tế bào hồng cầu. Sau khi oxy được sử dụng trong quá trình trao đổi chất, máu sẽ vận chuyển carbon dioxide trở lại phổi.
Có nhiều phương pháp khác nhau để vận chuyển các phân tử khác nhau trong dòng máu. Oxy được vận chuyển trong các tế bào hồng cầu. Carbon dioxide thường được vận chuyển dưới dạng bicarbonate và thường không liên kết với bất kỳ tế bào cụ thể nào. Các chất dinh dưỡng không tan trong nước, như lipid, được vận chuyển bởi các phân tử chất mang. Ví dụ, các axit béo được vận chuyển khắp cơ thể bởi một loại protein có tên là albumin.
