Ôxy di chuyển trong cơ thể con người bằng cách liên kết với sắt trong một phân tử đặc biệt trong tế bào máu được gọi là hemoglobin. Điều này là cần thiết vì, không giống như carbon dioxide, ôxy hòa tan rất kém trong nước. Mặc dù vậy, một số sinh vật có tốc độ trao đổi chất rất chậm, chẳng hạn như sao biển, chỉ sử dụng nước để vận chuyển oxy trong cơ thể, trong khi những sinh vật khác sử dụng đồng thay vì sắt để liên kết oxy trong máu.
Các chất khí khác nhau có độ hòa tan khác nhau trong nước, là chất lỏng chính trong máu. Toàn bộ mục đích của tế bào hồng cầu ở người và các động vật có xương sống khác là vận chuyển oxy, chất này hòa tan rất kém trong nước. Độ hòa tan của các chất khí giảm dần theo nhiệt độ, do đó, nước trong máu mang oxy thậm chí còn ít hơn so với nước lạnh hơn của đại dương hoặc hồ. Vì oxy rất cần thiết cho quá trình trao đổi chất hiếu khí, động vật có tốc độ trao đổi chất nhanh hơn đòi hỏi phải có cách để đưa nhiều oxy đến các tế bào hơn là sự hòa tan trong nước.
Sắt trong hemoglobin cung cấp một nơi để oxy liên kết với nhau, tạo ra một hợp chất hóa học mới chứ không phải hòa tan trong nước. Phần còn lại của phân tử hemoglobin, bao gồm 4 peptit, kiểm soát những gì liên kết với sắt và cũng giúp nó được giải phóng một cách dễ dàng.
