Hemoglobina (gr. αἷμα haîma „krew”[1], łac.globus „kula”), oznaczana też skrótami Hb lub HGB – czerwony barwnik krwi, białko zawarte w erytrocytach, którego zasadniczą funkcją jest transportowanie tlenu – przyłączanie go w płucach i uwalnianie w tkankach. Prawie wszystkie kręgowce posiadają hemoglobinę[2], z wyjątkiem ryb z rodziny bielankowatych[3].
Wśród ssaków hemoglobina stanowi około 96% suchej masy i około 35% masy całkowitej (z uwzględnieniem wody) krwinki czerwonej[4]. Hemoglobina ma zdolność wiązania tlenu 1,34 ml O2 na gram, co zwiększa całkowitą pojemność tlenową krwi 70-krotnie w porównaniu do tlenu rozpuszczonego w samym osoczu krwi[5].