氧气与血红蛋白的结合及运输是一个复杂而精密的过程，主要发生在肺部和组织细胞之间。人体内的血液含有大量的红细胞，这些红细胞中含有一种名为血红蛋白的重要蛋白质。血红蛋白具有四个可以与氧分子结合的位置。

当血液流经肺部时，肺泡中的氧气浓度较高，而从身体其他部位回流到肺部的静脉血中氧气浓度较低。这种浓度差使得氧气能够通过肺泡壁进入血液，并迅速与红细胞内的血红蛋白结合形成氧合血红蛋白。这个过程非常高效，几乎所有的血红蛋白都会在经过肺时与氧气结合。

随着心脏将富含氧气的动脉血泵送到全身各处，当这些含氧丰富的血液到达组织器官时，由于组织周围的氧气浓度低于血液中的氧气浓度，氧合血红蛋白便会释放出氧气。释放出来的氧气会穿过毛细血管壁进入细胞，供其进行新陈代谢和能量产生。

整个过程中，血红蛋白不仅能够有效地运输氧气，还具有调节功能：当周围环境的二氧化碳分压增加或pH值下降时（如剧烈运动时），血红蛋白对氧的亲和力降低，更易于释放氧气以满足组织的需求。这种特性保证了在需要的时候，更多的氧气可以被输送到活跃的细胞中去。

此外，除了与氧气结合外，血红蛋白还能携带一小部分二氧化碳从组织返回肺部进行呼出，进一步支持呼吸过程。