Hemoglobin som ett fordon för syre bär ungefär 65 gånger volymen syre som annars skulle transporteras med enkel lösning i plasma. Konformationsskift av molekylen inducerar en kooperativ syre-hemoglobinaffinitet. Denna egenskap återspeglas i sigmoidformen av syre-hemoglobindissociationskurvan. Hemoglobins affinitet påverkas av temperatur, vätejoner, koldioxid och intraerytrocytisk 2,3-DPG, med alla dessa faktorer som ömsesidigt påverkar varandra. Fysiologiska tillstånd associerade med förändringar i hemoglobin-syreaffinitet är syreupptag i lungan, syreavgivning i kapillärerna och särskilt syreavgivning i arbetsmuskel, diaplacental syreöverföring och reglering av erytropoes. Hemoglobin-syreaffinitet uppnår patologisk betydelse för syretillförsel under andnings-eller metabolisk alkalos när individens hemodynamiska och vävnadssvar är begränsade: den ökade affiniteten kan kritiskt Sänka kapillär syrespänning. Metemoglobin och kolmonoxid förskjuter syredissociationskurvan till vänster, så att förgiftning med båda ämnena minskar både total syrekapacitet och syreavgivning av det återstående hemoglobinet som kan binda syre. Denna effekt av metemoglobin och kolmonoxid måste övervägas vid intensivvård av berusade offer. Transfusioner av stora volymer lagrade röda blodkroppar, vars hemoglobin visar hög affinitet, kan tvinga kapillärsyrespänningen ner, särskilt hos patienter med nedsatt hjärtprestanda. Den sänkta syreaffiniteten hos patienter med kronisk njursjukdom och anemi måste bevaras genom att undvika en ökning av det acidotiska plasmaets pH. i nyfödda har hemoglobin en hög affinitet för syre fysiologiskt; den nyfödda hemodynamiska reserven är begränsad. Därför spelar hemoglobininnehållet en avgörande roll i syretransportkapaciteten under de första månaderna av extrauterint liv. Följaktligen måste transfusion av röda blodkroppar startas mycket tidigare vid neonatal kirurgi än hos vuxna. De röda cellerna måste vara färska eller i bästa fall ”föryngras”. Normalt är syreaffinitet inte relevant för syretillförsel, men positionen för syre-hemoglobindissociationskurvan kan vara en kritisk faktor i de situationer som beskrivs ovan, särskilt när blodflödet dessutom begränsas.