血液蛋白质中最主要的组分是血红蛋白，约占蛋白质总量的2/3，其相对分子质量为68 000，由4条多肽链构成球状结构称A-链和B-链，每条多肽链在其非极性氨基酸残基富集的疏水区内含有1个血红素,血红蛋白中血红素和多肽链之间以非共价键结合，血红素由卟啉环和二价铁构成。因此，当血红素铁与珠蛋白分离后即自动氧化成三价铁，所以纯亚铁血红素极难分离得到，一般都是羟高铁血红素或氯高铁血红素。
血红素铁能溶于氢氧化钠溶液、热醇或氨，微溶于热吡啶，不溶于水、稀酸、醚、氯仿等，在200℃分解而无熔点。血红素铁为红紫色长片状晶体，其颜色随所用纯化溶剂不同差别很大，可能是黑绿色固体粉末或棕色粉末。血红素铁在干燥的固体状态下较稳定，但在光照或有氧化剂存在下则极不稳定，很快被氧化。