紅細胞化學功能的研究是20世紀初期醫學家關注的領域之一。紅細胞無核、無線粒體。它們是“無腦的”壽命為120天的小包裹，在肺和組織之間傳送氧和二氧化碳。他們的其他功能包括緩衝，但是它們的生理學功能主要是維持血紅蛋白和細胞壁的完整性，以安全、有效地攜帶氧和二氧化碳。在這一係列過程中，酶是關鍵。
紅細胞是糖的消耗者，但是紅細胞如何利用糖而不消耗氧卻一直是一個懸而未決的問題，後來，三位德國科學家：瓦爾堡與他的學生梅耶霍夫和埃姆登揭示了其中的奧秘。三位研究人員發現兩種酶的代謝途徑，瓦爾堡與梅耶霍夫因此獲得諾貝爾獎。生物氧化與體外進行的氧化作用截然不同，不是氧氣直接氧化那些營養物質，而是經過一係列氧化-還原反應，傳遞氫離子和電子的極複雜的過程。這些反應又必須在生物催化劑-呼吸酶的催化下才能進行，離開它細胞的呼吸就會停止。目前，已經發現有二十多種呼吸酶，其中主要包括細胞色素氧化酶、黃酶等。細胞生物化學家瓦爾堡就是發現這種酶的先驅。
第二次世界大戰時期，美國軍隊為了預防在太平洋地區作戰的士兵感染瘧疾，讓士兵們服用奎寧。然而，醫生發現一些士兵在服用奎寧之後，發生溶血性貧血，其中大多數為黑人男性。後來在朝鮮戰爭期間，美國士兵在服用一種名叫磷酸伯氨喹的藥物以預防瘧疾時也出現了上述類似的現象。20世紀50年代中期，美國科學家觀察到那些發生溶血的病人的紅細胞對這種藥物異常敏感，經過研究發現，其原因是因為在這些病人的體內缺乏一種稱被為6-磷酸葡萄糖醛酸脫氫酶(C-6-PD)的物質。這項發現不僅解釋了藥物引起溶血的問題，而且也揭開了一種自古以來就有的、與吃蠶豆相關的疾病即蠶豆黃，豆類中毒的科學基礎，即某些人在吃豆類之後發生溶血，也是由於體內缺乏6-磷酸葡萄糖醛酸脫氫酶(C-6-PD)的緣故。
現在我們知道血液的主要功能包括：1.運送氧和二氧化碳：紅細胞中的血紅蛋白與氧結合，將氧從肺輸送到機體的細胞，攜帶二氧化碳從細胞到肺；2.運輸營養物質從腸道到細胞；3.運送代謝產物(主要是含氮物質)到腎髒、皮膚和腸道，排出體外；4.保持機體的體液平衡；5.運輸物質(例如激素)從它們的產生地到作用地；6.通過分布體熱調節體溫；7.保持機體的正常酸堿平衡；8.通過白細胞和各種可溶性蛋白質(如抗體和補體)的活動防禦微生物和外來蛋白質的入侵；9.通過提供凝固物質來穩定損傷和促進愈合。