是指与一氧化碳(CO)结合的血红蛋白(Hb)。正常血液中含有0.4%碳氧血红蛋白。一氧化碳与血红蛋白的亲和力较氧大200倍以上，如吸入气内一氧化碳浓度增加，可导致大量碳氧血红蛋白生成，使这些血红蛋白失去携氧能力，因此可引起机体血液性缺氧。当机体吸入气含有0.1%一氧化碳时，可使血液中50%的血红蛋白变为碳氧血红蛋白而导致机体死亡。
碳氧血红蛋白carboxyhemoglobin
一氧化碳经呼吸道进入血液后，同血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白(HbCO)。一氧化碳同血红蛋白的亲和力比氧同血红蛋白的亲和力大300倍，致使血液的携氧能力下降。而HbCO一经形成，其解离速度又只有氧合血红蛋白(HbO2)解离速度的1/3600；且HbCO的存在还会影响HbO2的解离，阻碍氧的释放与传递。因此，导致低氧血症，引起组织缺氧。正常人血液中HbCO含量极微，通常仅占血红蛋白总量的0.5%。一氧化碳中毒时，血中HbCO含量升高，并与中毒的严重程度有一定关系，故测定血液中HbCO含量，对于一氧化碳中毒的诊断具有一定的意义。