O sangue oxigenado é preenchido com o oxigênio dos pulmões. Em contraste, o sangue desoxigenado teve a maior parte de seu oxigênio removido e está retornando aos pulmões, pronto para ser reoxigenado.
O oxigênio é transportado dentro dos glóbulos vermelhos por um composto chamado hemoglobina, que é capaz de se ligar a até quatro moléculas de oxigênio e formar a oxihemoglobina. Cada glóbulo vermelho contém grandes quantidades dessa molécula, permitindo que transportem muito mais oxigênio do que o necessário para garantir que o suprimento sempre atenda a demanda. O sangue nunca é verdadeiramente desoxigenado no sentido de que todo o oxigênio é removido. Quando o sangue oxigenado atinge o tecido, a hemoglobina libera as moléculas de oxigênio em uma reação reversível. As primeiras moléculas de oxigênio são muito mais fáceis de remover do que as duas últimas, fornecendo um gradiente de liberação. A cor do sangue muda de vermelho brilhante, quando oxigenado, para vermelho escuro, quando o oxigênio é removido para ser usado pelo corpo.
