Hemoglobin je metaloprotein za prenos kiseonika koji sadrži gvožđe i nalazi se u crvenim krvnim zrncima kod kičmenjaka. Hemoglobin prenosi kiseonik iz pluća ili škrga u ostale delove tela, kao što su npr. mišići. On povećava prenosni kapacitet za kiseonik u litru krvi sa 5 na 250 ml/l. Hemoglobin ima i ključnu ulogu i pri prenosu CO2 i vodonikovih jona.
Ime hemoglobin se sastoji od reči hem i globin, i na taj način pokazuje da je hemoglobin globularni protein koji sadrži hem grupu. Hem grupa se sastoji od organskog dela i atoma gvožđa koji je odgovoran za vezivanje kiseonika.
Empirijska hemijska formula najčešćeg ljudskog hemoglobina je C2952H4664N812O832S8Fe4.