正常血液为红色粘稠液体，其比重在1.050～1.060之间。血液由液体成分血浆和有形成分血细胞两部分组成。有形成分包括红细胞、白细胞和血小板。血浆中溶解有多种化学物质。按容积计算，血浆占55％，血细胞（主要是红细胞）约占45％。血浆含有大量水分和一定量溶质，这些成分乃是血浆理化特性和生理功能的物质基础。测定血浆的化学成分，可反映体内物质代谢状况。
红细胞体积很小，直径只有7～8μm，形如圆盘，中间下凹，边缘较厚。它具有弹性和可塑性，在通过直径比它还小的毛细血管时，可以改变形状，通过后仍恢复原形。正常成熟的红细胞没有细胞核，也没有高尔基复合体和线粒体等细胞器，但它仍具有代谢功能。红细胞内充满着丰富的血红蛋白，血红蛋白约占细胞重量的32％，水占64％，其余4％为脂质、糖类和各种电介质。成年男性红细胞正常值为500万/mm3，女性为420万/mm3。红细胞数目可随外界条件和年龄的不同而有所改变。高原居民和新生儿可达600万/mm3以上。从事体育运动而经常锻炼的人红细胞数量也较多。血红蛋白含量，男性为12～15g/100ml，女性为11～13g/100ml。红细胞的主要功能是运输O2和CO2，此外还在酸碱平衡中起一定的缓冲作用。这两项功能都是通过红细胞中的血红蛋白来实现的。如果红细胞破裂，血红蛋白释放出来，溶解于血浆中，即丧失上述功能。
血红蛋白（Hb）由珠蛋白和亚铁血红素结合而成。血液呈现红色就是因为其中含有亚铁血红素的缘故。该分子中的Fe2 在氧分压高时，与氧结合形成氧合血红蛋白（HbO2）；在氧分压低时，又与氧解离，释放出O2，成为还原血红蛋白，由此实现运输氧的功能（见呼吸章）。血红蛋白中Fe2 如氧化成Fe3 ，称高铁血红蛋白，则丧失携带O2的能力。血红蛋白与CO的亲和力比氧的大210倍，在空气中CO浓度增高时，血红蛋白与CO结合，因而丧失运输O2的能力，可危及生命，称为CO（或煤气）中毒。血红蛋白在CO2的运输中也发挥了重要作用。
白细胞无色呈球形，有细胞核，体积比红细胞大，直径在7～20μm之间。正常人白细胞计数在4000～10000/mm3范围内，平均为7000/mm3。白细胞不仅存在血液中，全身各处的结绨组织以及淋巴系统中，能以变形运动穿过毛细血管壁和淋巴管壁而进入周围组织。白细胞分为嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞，是机体防御系统的一个重要组成部分。它通过吞噬和产生抗体等方式来抵御和消灭入侵的病原微生物。
血小板又称血栓细胞，体积很小，直径为2～4μm，厚1μm，正常时呈圆盘状，但有时可伸出伪足，是巨核细胞脱落下来的小块胞质，而不是具有完整结构的细胞。血小板无细胞核，但有完整的细胞膜。血小板细胞质内含有多种细胞器：线粒体、致密体（贮存5-羟色胺）、类溶酶体和各种分泌小泡。我国健康成人，血小板数为10～30万/mm3，平均为15.6万个。血小板数目可随机体的机能状态发生一定变化，如饭后和运动后数量增加，疾病时可减少，若血小板减少到5万/mm3以下时，机体某些组织容易出血。血小板的功能有：(1)促进止血和加速凝血。止血是指血管破损，出血得到制止。凝血是指血液凝固成块。当血管损伤而内皮细胞下结构暴露时，胶原纤维与血液中的血小板接触，其外膜发生某些理化变化，从而使两者粘附在一起。尔后，此处更多的血小板聚集成团，形成松软的止血栓。血小板的聚集与其本身释放的ADP和前列腺素等活性物质有关。此外，在创伤出血时，血小板还释放出肾上腺素和5-羟色胺，引起局部血管平滑肌收缩，使血管口径缩小，有利于止血。 血小板因子Ⅲ与其他组织凝血因素一起加速血液凝固过程，促使血液凝块的形成，堵塞出血伤口。由于血小板内收缩系统在Ca2 作用下发生收缩，从而使血块缩紧，成为坚实的止血栓，牢固地封住血管伤口。(2)营养和支持作用。血小板有维护毛细血管壁完整性的功能。同位素示踪实验证实，血小板与毛细血管内皮细胞相互粘连与融合，从而填补不断脱落的内皮细胞，使红细胞不能透出血管外。当体内血小板数目锐减时，上述功能难以完成，红细胞容易逸出，可发生自发性出血现象，出现紫瘢。