L'emoglobina è una proteina del sangue, incaricata del trasporto dell'ossigeno dai polmoni alle cellule periferiche. Essa svolge tale funzione grazie alla presenza nella sua molecola di un atomo di ferro, facente parte di un gruppo (eme) cui si lega l'ossigeno. L'eme, però, non è capace di operare la distinzione tra ossigeno e monossido di carbonio (CO); anzi, rispetto all'ossigeno, CO ha un'affinità per l'emoglobina di circa 200-300 volte superiore. Una volta formata la carbossiemoglobina si dissocia (cioè si scinde) difficilmente ed è responsabile di una grave forma di ipossia (ridotta disponibilità di ossigeno a livello cellulare), detta ipossia anemica, che può essere causa di policitemia (aumento dei globuli rossi del sangue). Concentrazioni di carbossiemoglobina superiori al 20% comportano sintomi d'intossicazione lieve, oltre al 50% l'intossicazione può risultare fatale.