动物血液的色彩是多种多样，除了红色，还有蓝色、绿色。
动物血液是随着循环系统的产生而产生的。一般由血浆和血细胞组成。极低等的动物，在血液循环时，氧气只需物理性溶解在血中就可以，但在大多数动物，氧的运输则需要靠血中特殊的媒介物——血色蛋白（或称血色素）。血色素均为含有金属元素的蛋白质，在氧分压高的组织（肺或鳃）中能与氧结合，而在氧分压低的组织中则可将氧放出，从而作为氧的载体而起到运输氧的作用。血液的颜色是由存在于血浆或血细胞中的血色素所决定的。不同的血色素由于所含化学元素各异，因而形成不同颜色的血液。血色素有的位于红细胞内，而缺少红细胞的部分无脊椎动物的血色素则浮游在血浆中，氧的运输能力较差。
血色素主要有以下几种：
l）血红蛋白 亦称为血球素或狭义的血色素，是所有脊椎动物（包括人类）和一些无脊动物血液中所含的色素蛋白，由珠蛋白和血红素组成。血红素为卟啉和二价铁的络合物，是相当于血红蛋白的色素部分的物质。血红蛋白是结合蛋白质中容易通过分离提纯而结晶的，是蛋白质化学中研究得最多的物质之一。哺乳类的血红蛋白的分子量是64 500。血红蛋白呈红色，因此血液也是红色的。
血红蛋白有的存在于红细胞中，有的则存在于血浆中，在所有脊椎动物（包括人类）及若干无脊椎动物，其血红蛋白存在于红细胞中。高等动物的血红蛋白在红细胞中的浓度很高，尤其是鸟类，与功能相适应，红细胞中含有大量的血红蛋白。在无脊椎动物中具有红细胞的，只限于部分海产动物，如蛀虫、光裸星虫、绿纽虫、海豆芽、扫帚虫、魁蛤和海棒槌等。涉及到各门的动物约有100种。由于红色的血红蛋白存在于红细胞中，所以含
红细胞的血液看上去呈现红色。在氧分压高的地方，由于形成的氧合血红蛋白多，所以血液呈鲜红色；而在氧分压低的地方，由于含氧含血红蛋白少，血液则呈暗红色。但是，血红蛋白并不都存在于血细胞中，像蚯蚓，它的血红蛋白存在于血浆中，其作用主要也是运输氧气。蚯蚓的血色非常美丽，呈玫瑰红色。
2）血蓝蛋白 亦称为血蓝素，是存在于许多甲壳类和软体动物中的呼吸色素蛋白质，含有铜。直接溶解在这些动物的血淋巴里，不含在血细胞中，与分子态氧进行可逆的结合，在生理上起着运输氧的作用。血蓝蛋白与氧结合时呈青蓝色，而在放出氧的状态下是无色的。含铜量因动物种类而异，一般在0．15％～0．26％范围。分子量也因种类不同而异，是由 到 的大分子。极易结晶。如蜗牛、无齿蚌、河蚌、乌贼、日本沼虾、对虾和毛蟹等动物的血淋巴中均含有血蓝蛋白。另外，节肢动物门肢口纲中惟一存留下来的，产于我国福建、广东沿海地区的常见种——中国鲎，因其血液中含有0．28％的铜离子，故呈蓝色。特殊的是，此种血液一旦与细菌接触便很快凝固，故应用鲎血制剂能快速、准确地检验出食品等是否已经被细菌污染。
3）血绿蛋白 是以血绿素为辅基的色素蛋白之一。与血红蛋白比较，其组氨酸含量较低，分子量约为 。具二色性，在透过光下呈绿色，在反射光下呈红色。各种无脊椎动物中的绿色色素就是该物质。具有运输氧的功能。每一原子铁与一分子氧相结合，但与氧的结合力远比血红蛋白低，也能与一氧化碳形成化合物。如某些环节动物血液中含血绿蛋白，因而它们的血液呈绿色。如毛槊虫、血管也等。
4）蚯蚓血红蛋白 为蚯蚓血红蛋白辅基与珠蛋白结合的化合物，呈红色，存在于星虫类的血细胞和血浆中，蚯蚓血红蛋白辅基含多肽和铁，但不含卟淋环。虽然有铁，但没有过氧化酶的作用，不与一氧化碳结合，分子量为6 600，功能为携带氧气，3个铁原子携带一分子氧。星虫类，亦称无毛拟环虫类或无毛类。过去曾把这类动物作为前肛动物门的1个纲或与螠虫类一起作为环节动物门的1个纲，可最近多把它作为1个独立的星虫动物门来处理。可见，“蚯蚓血红蛋白”并不是蚯蚓血液中的成分，不同于蚯蚓血浆中的血红蛋白。
5）血钒蛋白 在海鞘类中，发现有含钒的血钒蛋白。像这种含有钒色原的血细胞称为钒细胞。含有三氧化二钒的血液为绿色，含四氧化二钒的蓝色，含五氧化二钒的为橙色。
6）血锰蛋白 即江跳球蛋白，存在于瓣鳃纲热带产裂江珧属的血液中，含有0．35％锰元素。该蛋白质为无色，但在空气中与氧结合可变为褐色。具有呼吸色素的性质。
在有血液存在的动物中，并非所有的血液中都有血色蛋白。如软体动物中国田螺的血液内不含任何血色蛋白，因此是无色的，氧气的运输由血浆中的血清蛋白来完成。节肢动物门昆虫纲中动物的血液由血淋巴和悬浮在其中的血细胞组成，血液中无血色蛋白，不能携带氧，只能运输营养物质、激素及代谢废物等。
