La sangre de color oscuro, llamada sangre venosa, es oscura porque se ha desoxigenado después de haber viajado por el cuerpo antes de regresar al corazón sin oxígeno. La sangre que sale del corazón, llamada sangre arterial, es bombeada desde los pulmones de regreso al corazón por la arteria pulmonar, y contiene una gran cantidad de oxígeno para el suministro alrededor del cuerpo. La sangre arterial, por lo tanto, aparece un rojo más brillante que la sangre venosa desoxigenada.
La sangre adquiere su color de los glóbulos rojos llamados hemoglobina, a los que se une el oxígeno. Noventa y siete por ciento del oxígeno transportado por la sangre desde los pulmones es transportado por la hemoglobina. Además de transportar oxígeno por todo el cuerpo, la hemoglobina ayuda a eliminar el dióxido de carbono del cuerpo. La diferencia de color entre la sangre venosa y la arterial es conocida como la diferencia de oxígeno arteriovenoso. La sangre venosa también es más fría que la arterial debido a su menor contenido de oxígeno y pH.
Un error popular y persistente indica que la sangre desoxigenada es azul porque las venas pueden parecer azules debido a la forma en que la epidermis difunde la luz. La piel humana también puede adquirir un color azulado, conocida como cianosis, a veces como resultado de ciertas afecciones médicas; sin embargo, la sangre humana desoxigenada nunca es azul.