Оксигемоглобин (от oxygenium — «кислород», αἷμα — «кровь» и латинского globus — «шар») — соединение гемоглобина с кислородом.
Гемоглобин очень легко присоединяет и отдаёт кислород, благодаря чему осуществляется процесс дыхания и перенос кислорода кровью к тканям.
Оксигемоглобин имеет две полосы поглощения в жёлто-зелёной части спектра (585–570 нм) и одну полосу поглощения в крайней фиолетовой части спектра.