على الرغم من أن خلايا الدم الحمراء تعتبر خلايا، إلا أنها لا تمتلك نواة ولا حمض النووي ولا تمتلك أيضًا معظم اجزاء الخلايا الاخرى مثل الشبكية الرحمية والميتوكوندريا ولذلك لا يمكن تقسيم خلايا الدم الحمراء أو تكرارها مثل غيرها من خلايا الجسم، كما أنها تفتقر إلى مكونات للتعبير عن الجينات وتوليف البروتينات في حين أن معظم الخلايا لديها طرق كيميائية للسفر خلال الجسم ويتم نقل خلايا الدم الحمراء خلال الجسم عن طريق تدفق الدم والضغط وحده
جزيئات الهيموجلوبين هي العنصر الأكثر أهمية في خلايا الدم الحمراء فالهيموغلوبين هو بروتين متخصص يحتوي على موقع ملزم لنقل الأكسجين والجزيئات الأخرى ويرجع اللون الأحمر المميز لخلايا الدم الحمراء إلى الخصائص الطيفية لربط أيونات الحديد في الهيموجلوبين وتحتوي كل خلية دم حمراء بشرية على ما يقرب من 270 مليون من هذه الجزيئات الحيوية للهيموغلوبين وتحمل كل منها أربع مجموعات من الهيم (بروتينات فردية)، ويشكل الهيموغلوبين حوالي ثلث إجمالي حجم خلايا الدم الحمراء وهذا البروتين هو المسؤول عن نقل أكثر من 98٪ من الأكسجين في حين أن البقية يسافر كجزيئات ذائبة من خلال البلازما.