Hemoglobin jako vozidlo pro kyslík nese zhruba 65 krát objem kyslíku, který by jinak byly přepravovány po jednoduché řešení v plazmě. Konformační posuny molekuly indukují kooperativní afinitu kyslíku a hemoglobinu. Tato vlastnost se odráží v sigmoidálním tvaru disociační křivky kyslík-hemoglobin. Afinita hemoglobinu je ovlivněna teplotou, vodíkovými ionty, oxidem uhličitým a intraerytrocytárním 2,3-DPG, přičemž všechny tyto faktory se navzájem ovlivňují. Fyziologické stavy spojené s posuny afinity hemoglobin-kyslík jsou příjem kyslíku v plicích, dodávka kyslíku v kapilárách, a zejména dodávka kyslíku v pracovním svalu, diaplacentární přenos kyslíku, a regulace erytropoézy. Hemoglobin-kyslík afinitu dosáhne patologický význam pro přísun kyslíku během respirační nebo metabolické alkalózy při hemodynamické a tkáňové reakce jedince jsou omezené: zvýšená afinita může kriticky snížit kapilární kyslík napětí. Methemoglobinu a oxidu uhelnatého posun kyslíku, disociační křivky doleva, tak, že intoxikace s obou látek snižuje jak celková kapacita kyslíku a dodávky kyslíku zbývajícího hemoglobinu je schopen vázat kyslík. Tento účinek methemoglobinu a oxidu uhelnatého musí být zvážen v intenzivní péči o intoxikované oběti. Transfúze velkých objemů uložených červených krvinek, jejichž hemoglobin vykazuje vysokou afinitu, mohou snížit napětí kapilárního kyslíku, zejména u pacientů se zhoršenou srdeční výkonností. Snížená kyslíku afinitu pacientů s chronickým onemocněním ledvin a anémií musí být zachována tím, že zamezují zvýšení acidózu, pH plazmy. V novorozence, hemoglobin má vysokou afinitu ke kyslíku fyziologicky; hemodynamické rezervy novorozence je omezená. Proto obsah hemoglobinu hraje klíčovou roli v transportní kapacitě kyslíku během prvních měsíců extrauterinního života. V důsledku toho musí být transfúze červených krvinek zahájena mnohem dříve v novorozenecké chirurgii než u dospělých. Červené krvinky musí být čerstvé nebo v nejlepším případě „omlazené“. Obvykle afinita kyslíku není relevantní pro přívod kyslíku, ale Poloha disociační křivky kyslík-hemoglobin může být kritickým faktorem ve výše popsaných situacích, zejména pokud je dodatečně omezen průtok krve.