Cząsteczka hemoglobiny zbudowana jest z 4 łańcuchów polipeptydowych (2 łańcuchów α i 2 β), a cząsteczka mioglobiny – z 1 łańcucha polipeptydowego. W każdej z cząsteczek występuje hem (dlatego oba białka zaliczane są do białek złożonych, metaloprotein). Hemoglobina transportuje tlen z płuc (pęcherzyków płucnych) do tkanek (i pewną ilość dwutlenku węgla z tkanek do płuc (pęcherzyków płucnych), a mioglobina magazynuje tlen w mięśniach (czerwonych, poprzecznie prążkowanych).