血紅蛋白是高等生物體內負責運載氧的一種蛋白質。可以用平均細胞血紅蛋白濃度測出濃度。血紅蛋白是使血液呈紅色的蛋白，它由四條鏈組成，兩條α鏈和兩條β鏈，每一條鏈有一個包含一個鐵原子的環狀血紅素。氧氣結合在鐵原子上，被血液運輸。
　　
　　血紅蛋白的異常通常是相對增多和減少，下面將對其詳細介紹：
　　
　　一、紅細胞和血紅蛋白增多
　　
　　1．相對性增多：由于某些原因使血漿中水分丟失，血液濃縮，使紅細胞和血紅蛋白含量相對增多。如連續劇烈嘔吐、大面積燒傷、嚴重腹瀉、大量出汗等；另見于慢性腎上腺皮質功能減退、尿崩癥、甲狀腺功能亢進等。
　　
　　2．性增多：由各種原因引起血液中紅細胞和血紅蛋白值增多，多與機體循環及組織缺氧、血中促紅細胞生成素水平升高、骨髓加速釋放紅細胞有關。
　　
　　（1）生理性增多：見于高原居民、胎兒和新生兒、劇烈勞動、恐懼、冷水浴等。
　　
　　（2）病理性增多：由于促紅細胞生成素代償性增多所致，見于嚴重的先天性及后天性心肺疾病和血管畸形，如法洛四聯癥、紫紺型先天性心臟病、阻塞性肺氣腫、肺源性心臟病、肺動-靜脈瘺以及攜氧能力低的異常血紅蛋白病等。
　　
　　在另一些情況下，病人并無組織缺氧，促紅細胞生成素的增多并非機體需要，紅細胞和血紅蛋白增多亦無代償意義，見于某些腫瘤或腎臟疾病，如腎癌、肝細胞癌、腎胚胎瘤以及腎盂積水、多囊腎等。
　　
　　二、紅細胞和血紅蛋白減少
　　
　　1．生理性減少：3個月的嬰兒至15歲以前的兒童，因生長發育迅速而致造血原料相對不足，紅細胞和血紅蛋白可較正常人低10%～20%。妊娠中、后期由于孕婦血容量增加使血液稀釋，老年人由于骨髓造血功能逐漸減低，均可導致紅細胞和血紅蛋白含量減少。
　　
　　2．病理性減少：
　　
　　（1）紅細胞生成減少所致的貧血：
　　
　　1）骨髓造血功能衰竭：再生障礙性貧血、骨髓纖維化等伴發的貧血。
　　
　　2）因造血物質缺乏或利用障礙引起的貧血：如缺鐵性貧血、鐵粒幼細胞性貧血、葉酸及維生素B12缺乏所致的巨幼細胞性貧血。
　　
　　（2）因紅細胞膜、酶遺傳性的缺陷或外來因素造成紅細胞破壞過多導致的貧血，如遺傳性球形紅細胞增多癥、地中海性貧血、陣發性睡眠性血紅蛋白尿、異常血紅蛋白病、免疫性溶血性貧血、心臟體外循環的大手術及一些化學、生物因素等引起的溶血性貧血。
　　
　　（3）失血：急性失血或消化道潰瘍、鉤蟲病等慢性失血所致的貧血