Hemoglobin, ofte avkorta Hgb eller Hb, er eit protein som finst i blodet hjå pattedyr og andre dyr og har i oppgåve å transportera oksygen til cellene og karbondioksid vekk frå dei. Hemoglobin finst i dei raude blodlekamane. Det er eit metallprotein som inneheld mykje jarn, og er det stoffet som fargar blodet raudt.
Mangel på hemoglobin fører til anemi. Mutasjonar i genet til hemoglobinproteinet fører til ei gruppe arvelege sjukdommar som vert kalla hemoglobinopatiar. Dei mest kjende av desse er sigdcelleanemi og thalassemi.
Namnet hemoglobin er samansett av heme og globin, globin er ei nemning på eit globulært protein. Sidan ei einskild undergruppe av hemoglobin er danna av ei hemegruppe innlagd i eit globulært protein, er denne nemninga dekkjande. Globinet består av fire undergrupper, der kvar av desse bind til seg ei hemegruppe (eller haemgruppe). Hemegruppene er organiske molekyl, og at kvar av dei inneheld eit jarnatom er naudsynt for at oksygen kan binda seg til molekylet.