Le nom "hémoglobine" est dérivé des mots "hème" et "globine", ce qui reflète le fait que chaque sous-unité de l'hémoglobine est une protéine globulaire comportant un groupe hème -LRB- ou haem -RRB-. Chaque groupe d'hème contient un atome de fer qui peut lier une molécule d'oxygène par des forces dipolaires induites par les ions.
L'hémoglobine se compose de trois parties : une molécule d'hème, une chaîne de globine et un atome de fer.