Hemoglobine (of hemoglobine) is een eiwit in rode bloedcellen dat ijzer bevat. Het wordt gebruikt om zuurstof door het menselijk lichaam te transporteren. Hemoglobine wordt aangetroffen in de rode bloedcellen van alle gewervelde dieren, met uitzondering van witbloedige vissen. Het komt ook voor bij sommige ongewervelde dieren. Sommige andere ongewervelde dieren gebruiken andere chemische stoffen zoals hemocyanine

Hemoglobine is betrokken bij het transport van andere gassen. Het vervoert een deel van het kooldioxide van de ademhaling van het lichaam (ongeveer 20-25% van het totaal).

Rode bloedcellen krijgen hun kleur van hemoglobine, dat rood is. Er zijn miljoenen hemoglobinemoleculen in elke rode bloedcel en miljoenen rode bloedcellen in het menselijk lichaam. Wanneer hemoglobine zuurstof bevat, wordt het oxyhemoglobine genoemd.