Barwniki oddechowe pełnią kluczowe role w transporcie i dostarczaniu tlenu do tkanek organizmów. Należą do nich hemocyjanina, hemoerytryna, chlorokruoryna i hemoglobina. Mają różne struktury chemiczne i charakteryzują się różnymi stopniami efektywności w transporcie tlenu. Ich obecność i specyficzne właściwości są zależne od ewolucyjnych adaptacji i potrzeb metabolicznych poszczególnych grup organizmów.
Barwniki oddechowe są odpowiedzialne za transport tlenu z miejsc pobierania (np. płuc, skrzeli) do tkanek organizmu. Barwniki te wiążą cząsteczki tlenu w swojej strukturze i przemieszczają się wraz z przepływającą krwią lub hemolimfą, dostarczając tlenu do komórek w całym organizmie. Barwniki oddechowe mogą służyć również jako magazyny tlenu.
§ Hemoglobina w czerwonych krwinkach kręgowców może wiązać tlen w miejscach o wysokim stężeniu tlenu, takich jak płuca, a następnie uwalniać go w miejscach o niższym stężeniu tlenu, takich jak tkanki mięśniowe. Dzięki temu organizm ma zapas tlenu, który może być wykorzystany w czasie wysiłku fizycznego lub w warunkach niedoboru tlenu.
§ Hemocyjanina jest związkiem niezależnym od żelaza, który zawiera miedź jako centralny atom do wiązania tlenu. Jest barwnikiem oddechowym spotykanym u niektórych bezkręgowców, takich jak skorupiaki.
§ Hemoerytryna pełni funkcję podobną do hemoglobiny i hemocyjanina, transportując tlen. Zawiera żelazo jako centralny atom wiązania tlenu. Można ją spotkać u bezkręgowców, np. wieloszczetów.
§ Chlorokruoryna to barwnik oddechowy obecny w niektórych wieloszczetach. Jest unikalnym połączeniem chlorofilu (barwnika fotosyntetycznego) i hemoglobiny. Pełni funkcję transportu tlenu, a także bierze udział w fotosyntezie.