Карбоксигемоглобин (COHb, carboхyhaemoglobinum, от carbo — «уголь», oxygenium — «кислород», αἷμα — «кровь» и globus — «шар») — соединение угарного газа (CO) с гемоглобином. Это соединение значительное более прочное, чем оксигемоглобин.

Карбоксигемглобин не способен переносить кислород, вследствие чего развивается гипоксия, которая может привести к смерти.

При концентрации 0,3–0,5% угарного газа во вдыхаемом воздухе связывается 60–70% гемоглобина, что является, как правило, смертельным.

Карбоксигемоглобин придаёт крови ярко-красный цвет.

Наличие карбоксигемоглобина в крови — показатель прижизненного действия пламени на человека.

При спектральном анализе спектр карбоксигемоглобина сходен со спектром оксигемоглобина, но его полосы поглощения несколько сдвинуты в коротковолновую область спектра, то есть вправо: две полосы поглощения в жёлто-зелёной части спектра (580–565 нм и 545–528 нм) и одна полоса в крайней фиолетовой части спектра.