Hemoglobina (Hb, Hgb), czerwony barwnik krwi, to białko znajdujące się w czerwonych krwinkach, którego zadaniem jest transportowanie tlenu w organizmie. W niewielkim stopniu odpowiada również za transport tlenku azotu i dwutlenku węgla, a absorbując jony wodorowe, współdziała w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej organizmu. Jest jednym z najważniejszych elementów morfotycznych krwi.
Hemoglobina zbudowana jest z hemu (kofaktor porfirynowy zawierający żelazo) i globiny (białko składające się z łańcuchów aminokwasów).
Zbyt niski poziom hemoglobiny we krwi może być oznaką niedokrwistości (anemii).