hemoglobina ca vehicul pentru oxigen transportă aproximativ 65 de ori volumul de oxigen care altfel ar fi transportat prin soluție simplă în plasmă. Schimbările conformaționale ale moleculei induc o afinitate cooperativă oxigen-hemoglobină. Această proprietate se reflectă în forma sigmoidală a curbei de disociere oxigen-hemoglobină. Afinitatea hemoglobinei este afectată de temperatură, ioni de hidrogen, dioxid de carbon și 2,3-DPG intraeritrocitic, toți acești factori influențându-se reciproc. Condițiile fiziologice asociate cu schimbările în afinitatea hemoglobină-oxigen sunt absorbția de oxigen în plămâni, livrarea de oxigen în capilare și, în special, livrarea de oxigen în mușchiul de lucru, transferul de oxigen diaplacental și reglarea eritropoezei. Afinitatea hemoglobină-oxigen atinge o semnificație patologică pentru alimentarea cu oxigen în timpul alcalozei respiratorii sau metabolice atunci când răspunsurile hemodinamice și tisulare ale individului sunt limitate: afinitatea crescută poate reduce critic tensiunea capilară a oxigenului. Methemoglobina și monoxidul de carbon deplasează curba de disociere a oxigenului spre stânga, astfel încât intoxicația cu ambele substanțe reduce atât capacitatea totală de oxigen, cât și livrarea de oxigen a hemoglobinei rămase capabile să lege oxigenul. Acest efect al methemoglobinei și monoxidului de carbon trebuie luat în considerare în terapia intensivă a victimelor intoxicate. Transfuziile de volume mari de celule roșii stocate, a căror hemoglobină prezintă o afinitate ridicată, pot forța tensiunea capilară a oxigenului, în special la pacienții cu performanțe cardiace afectate. Afinitatea scăzută a oxigenului la pacienții cu boală renală cronică și anemie trebuie păstrată prin evitarea creșterii pH-ului plasmatic acidotic. la nou-născut, hemoglobina posedă o afinitate ridicată pentru oxigen fiziologic; rezerva hemodinamică a nou-născutului este limitată. Prin urmare, conținutul de hemoglobină joacă un rol crucial în capacitatea de transport a oxigenului în primele luni de viață extrauterină. În consecință, transfuzia de celule roșii trebuie începută mult mai devreme în chirurgia neonatală decât la adulți. Celulele roșii trebuie să fie proaspete sau, în cel mai bun caz, „întinerite”. În mod normal, afinitatea oxigenului nu este relevantă pentru alimentarea cu oxigen, dar poziția curbei de disociere oxigen-hemoglobină poate fi un factor critic în situațiile descrise mai sus, în special atunci când fluxul sanguin este restricționat suplimentar.