氧和二氧化碳在血液中是以物理溶解和化学结合两种形式运输的。
在正常氧分压条件下，以物理溶解形式运输的氧量是很少的。绝大部分的氧，先溶解于血浆，再扩散到红细胞内，与血红蛋白结合，生成氧合血红蛋白后才进行运输的。氧的化学结合，就是指氧和血红蛋白结合。
以物理溶解形式运输的二氧化碳也是很少的，大部分二氧化碳是靠化学结合进行运输的。二氧化碳化学结合的形式包括碳酸氢盐和氨基甲酸血红蛋白(由二氧化碳与血红蛋白结合而成)两种，其中以碳酸氢盐的形式为主。以碳酸氢盐的形式运输比较复杂，它包括许多化学反应，现简述如下。
当二氧化碳进入血液，扩散到红细胞里后，在红细胞中的碳酸酐酶的作用下，和水生成碳酸。碳酸解离成碳酸氢根离子和氢离子，当红细胞内的碳酸氢根离子浓度超过血浆中的碳酸氢根离子浓度时，碳酸氢根离子通过红细胞的膜进入血浆，与血浆中的钠离子结合成碳酸氢钠(属于碳酸氢盐)。二氧化碳在血液中主要是以这样的化学结合形式，即碳酸氢盐的形式进行运输的。