Hemoglobin và các phân tử giống hemoglobin cũng được tìm thấy trong nhiều loài động vật không xương sống, nấm và thực vật. Ở những sinh vật này, hemoglobin có thể mang oxy hoặc chúng có thể hoạt động để vận chuyển và điều chỉnh những thứ khác như carbon dioxide, nitric oxide, hydrogen sulfide và sulfide. Thiếu hụtemoglobin có thể do giảm lượng phân tử hemoglobin, như trong bệnh thiếu máu, hoặc do khả năng liên kết oxy giảm của mỗi phân tử ở cùng áp suất riêng phần của oxy.