血液蛋白質中最主要的組分是血紅蛋白，約占蛋白質總量的2/3，其相對分子質量為68 000，由4條多肽鏈構成球狀結構稱A-鏈和B-鏈，每條多肽鏈在其非極性氨基酸殘基富集的疏水區內含有1個血紅素,血紅蛋白中血紅素和多肽鏈之間以非共價鍵結合，血紅素由卟啉環和二價鐵構成。因此，當血紅素鐵與珠蛋白分離后即自動氧化成三價鐵，所以純亞鐵血紅素極難分離得到，一般都是羥高鐵血紅素或氯高鐵血紅素。
血紅素鐵能溶于氫氧化鈉溶液、熱醇或氨，微溶于熱吡啶，不溶于水、稀酸、醚、氯仿等，在200℃分解而無熔點。血紅素鐵為紅紫色長片狀晶體，其顏色隨所用純化溶劑不同差別很大，可能是黑綠色固體粉末或棕色粉末。血紅素鐵在干燥的固體狀態下較穩定，但在光照或有氧化劑存在下則極不穩定，很快被氧化。