Название гемоглобин происходит от слов гем и глобин, что отражает тот факт, что каждая субъединица гемоглобина представляет собой глобулярный белок со встроенной гемовой (или гемовой) группой. Каждая группа гема содержит один атом железа, который может связывать одну молекулу кислорода посредством индуцированных ионами дипольных сил.
Гемоглобин состоит из трех частей: молекулы гема, цепи глобина и атома железа.