哺乳類の場合、血球（血液細胞）はいずれも骨髄で造血幹細胞から分化・成熟したものである[11]（造血の場は哺乳類と鳥類では主に骨髄、魚類では主に腎臓、両生類では脾臓である。爬虫類は種によってさまざまである[12][13]）。健康人では未熟な細胞は骨髄から血液内に移動することは出来ず、血液内には赤血球、白血球、血小板のみが存在する[注 1]。

ヒトの血液物性や成分は以下の値となる[1]。

比重 男1.055 - 1.063 女1.052 - 1.060

赤血球数 男500万/mm3 女450万/mm3

白血球数 5000 - 8000/mm3

血小板 20万 - 50万/mm3

ヘマトクリット値 男42% 女37%

血漿タンパク質 7% （うちアルブミン56%）

pH 7.4

この他、各種イオンや有機酸、グルコース、脂質、尿素などを含む

血液を抗凝固剤と共に遠沈管に入れて遠心分離すると、血液中の細胞成分が底の方に移動するが、大部分が暗赤色の赤血球部分で、赤血球部分と上澄みの間に白血球部分ができる。
赤血球様々な脊椎動物の赤血球細胞の比較詳細は「赤血球」を参照

中央がやや凹んだ直径約7.5μm、厚さ約1 - 2μmの円盤状で[14]、ヘモグロビン量が体積の1/3に相当する。酸素の運搬を担い、細胞核やミトコンドリアを持たない[11]。膜は弾性に優れて容易に変形できるため、毛細血管など細いところも通りやすい[14]。

赤血球は成人男子で430万 - 570万/mm3、女子で380万 - 500万。全身細胞の1/3に相当する[15]。全血液中容量中の赤血球容量の割合をヘマトクリットという。正常値は成人男性約45%、女性約40%であり、貧血時に下がり、脱水症状になると上がる[15]。

ヘモグロビンは酸素と結びつくと鮮やかな紅色となり、分離すると暗い赤色になる。これがそれぞれ動脈血と静脈血の色を特徴づける[14]。仮にヘモグロビンが血漿中に溶けた状態にあると、血液は粘度が非常に高く、流れにくくなる。また、ヘモグロビンそのものもすぐに分解され、酸素を運搬できなくなる[14]。
白血球詳細は「白血球」を参照

形態や染色性から顆粒球（好中球、好酸球、好塩基球）、単球、リンパ球の5種に分類できる細胞種の集合体で、細胞核を持つ。殺菌作用を持ち、免疫機能にも作用する。血中の数は5000 - 9000/mm3であり、好中球が全体の50 - 70%、次いでリンパ球が約30%、単球が約5%である[16]。

細胞の名称形の特徴働き
リンパ球10 - 15μm程で、赤血球よりやや大きなサイズ。抗体を作り、腫瘍細胞やウイルスに感染した細胞を攻撃。
好中球12 - 15μm程で、核が2つから4つに別れることもある。細菌の捕食、殺菌に役立つ。
好酸球好中球より僅かに大きい。顆粒がある。寄生虫を攻撃、アレルギー反応を引き起こしたり、抑制したりする。
好塩基球好中球より僅かに小さい。顆粒がたくさんある。詳細は不明だが、アレルギー反応を引き起こすと考えられている。
単球20μm程で、末梢血の中で最大。細菌などの異物を捕食。リンパ球に抗体の特徴を伝える。マクロファージは単球から分化したもの。

血小板詳細は「血小板」を参照

直径2 - 3μmの細胞核を持たない細胞で、血管が損傷を受けると粘着・凝集反応を起こし止血に重要な作用を担う[17]。血中数は15万 - 40万/mm3[18]。

血管が破壊されると露出した膠原繊維（コラーゲン繊維）と反応して、血小板が粘着する。さらに変形してセロトニンやアデノシン二リン酸などを含む粒を放つ。これらが血管収縮やさらなる血小板の凝集を促し、血栓を形成して出血を止める[18]。
血漿詳細は「血漿」を参照

血漿は血液の液体成分で、その90%を占める水は物質の運搬を担う。電解質は細胞へミネラルを補給したり、体液の浸透圧や緩衝作用に影響を与える。血漿タンパク質は浸透圧や緩衝作用調整のほかにも、アミノ酸やホルモン・ビタミン類の運搬や、フィブリノゲンが血液凝固に作用したり、抗体として免疫作用に関係したりと、多様な機能を持つ[19]。
造血と破壊
造血

ヒトは誕生以前の胎生時に当たる発生の極めて初期[1]には卵黄嚢造血管組織（血島）で造血がされるが、これは体外造血に当たる[20]。その後肝臓や脾臓で造血され、胎生5ヵ月頃には造血組織は順次萎縮する[20]。その後、誕生するまでには造血の場は成人期造血器官である骨髄のみに移る[20]。

発生生物学的には造血には2つの段階がある事が知られている。「一次造血」は、発生初期に胚体外の卵黄嚢組織で起こり一時的に胚に血液を供給し、生涯全身に血液を供給する「二次造血」は、胚のAGM（aorta-gonad-mesonephros）組織で起る。この、二次造血を行う細胞がどこから来たのか明らかでなかったが、理化学研究所の研究グループは、卵黄嚢にある造血細胞が二次造血にも関与していることを突き止めた。[21]

子供の時期には脛骨のみがほとんどの造血能を担うが、20代の頃には失われ大腿骨や肋骨などの造血比率が高まる[22]。成人では体躯の胸骨、肋骨、脊椎、骨盤、リンパ組織などで造血が行われる[20]。さらに年齢を重ねると胸骨や椎骨・骨盤での産出比率が高まる[22]。

骨髄のうち、造血を起こす部分は赤色骨髄のみで、黄色骨髄にその能力は無い[22]。すべての血球は幹細胞（造血幹細胞）を元に作られる。これが造血因子を受けながら分裂による増殖を繰り返し、様々な血球へ分化・成熟する。まず、造血幹細胞はリンパ系幹細胞か骨髄系幹細胞のいずれかになる。リンパ系幹細胞はリンパ芽球を経て白血球のうちリンパ球になる。骨髄系幹細胞は複数の分化を辿り、前赤芽球・赤芽球を経て赤血球、骨髄芽球を経て白血球（好中球、好酸球、好塩基球）、単芽球を経て白血球（単球）、巨核芽球・巨核球を経て血小板となる[22]。
破壊

赤血球は老化すると柔らかさを失う。こうなったものは脾臓で細胞内皮系細胞による食作用で分解される。ヘモグロビンは分解し黄色色素のビリルビンとなり、肝臓で水溶性化を受け胆汁の中に含まれた形で十二指腸へ排出される。これは細菌作用でウロビリノゲンへ変化し、ほとんどは糞便に混じって、一部は腸の吸収を経て腎臓から尿中に含まれて排出される。分離した鉄は肝臓や脾臓から骨髄へ送られ、新たな赤血球形成に使われる[23]。白血球[16]や血小板[18]も老化すると脾臓で破壊されるが、白血球の寿命は種類によりまちまちで、顆粒球が2 - 14日に対し、リンパ球はときに数十年もの寿命を持つ場合がある[16]。
循環

血液が流れている身体部分を特に循環器系と呼ぶ。循環器系は心臓と血管などから成り、ヒトの場合、血管は閉鎖回路を成している。血液は心臓によって加圧され、動脈を通じて全身へ送られる。毛細血管に達すると細胞間質液に栄養分, 酸素等 放出をし、静脈を経て心臓へと戻る。