氧气在血液中的运输形式有2种，分别是物理溶解和化学结合，其中化学结合是氧气运输的主要方式。
1.物理溶解形式：氧气在溶液中溶解的量与其分压和溶解度成正比，与温度成反比。机体正常体温条件下，动脉血氧分压为13.4kPa，物理溶解的氧气仅为0.3mL/100mL血液，约占血液运输总量的1.5%。
2.化学结合形式：溶解的氧气进入红细胞，与血红蛋白结合，以氧合血红蛋白的形式存在于红细胞内，约占血液运输总量的98.5%。因此，在血液氧气运输方面占有极为重要的地位。
虽然，血液物理溶解的氧气量少，但却很重要。一方面物理溶解的形式不仅是化学结合形式的中间阶段，也是最终实现气体交换的必经阶段，进入血液的氧气首先溶解于血浆，提高其分压，然后才进一步成为化学结合状态；物理溶解的氧气和化学结合的氧气两者之间处于动态平衡。