正常血液為紅色粘稠液體，其比重在1.050～1.060之間。血液由液體成分血漿和有形成分血細胞兩部分組成。有形成分包括紅細胞、白細胞和血小板。血漿中溶解有多種化學物質。按容積計算，血漿占55％，血細胞（主要是紅細胞）約占45％。血漿含有大量水分和一定量溶質，這些成分乃是血漿理化特性和生理功能的物質基礎。測定血漿的化學成分，可反映體內物質代謝狀況。
紅細胞體積很小，直徑只有7～8μm，形如圓盤，中間下凹，邊緣較厚。它具有彈性和可塑性，在通過直徑比它還小的毛細血管時，可以改變形狀，通過后仍恢復原形。正常成熟的紅細胞沒有細胞核，也沒有高爾基復合體和線粒體等細胞器，但它仍具有代謝功能。紅細胞內充滿著豐富的血紅蛋白，血紅蛋白約占細胞重量的32％，水占64％，其余4％為脂質、糖類和各種電介質。成年男性紅細胞正常值為500萬/mm3，女性為420萬/mm3。紅細胞數目可隨外界條件和年齡的不同而有所改變。高原居民和新生兒可達600萬/mm3以上。從事體育運動而經常鍛煉的人紅細胞數量也較多。血紅蛋白含量，男性為12～15g/100ml，女性為11～13g/100ml。紅細胞的主要功能是運輸O2和CO2，此外還在酸堿平衡中起一定的緩沖作用。這兩項功能都是通過紅細胞中的血紅蛋白來實現的。如果紅細胞破裂，血紅蛋白釋放出來，溶解于血漿中，即喪失上述功能。
血紅蛋白（Hb）由珠蛋白和亞鐵血紅素結合而成。血液呈現紅色就是因為其中含有亞鐵血紅素的緣故。該分子中的Fe2 在氧分壓高時，與氧結合形成氧合血紅蛋白（HbO2）；在氧分壓低時，又與氧解離，釋放出O2，成為還原血紅蛋白，由此實現運輸氧的功能（見呼吸章）。血紅蛋白中Fe2 如氧化成Fe3 ，稱高鐵血紅蛋白，則喪失攜帶O2的能力。血紅蛋白與CO的親和力比氧的大210倍，在空氣中CO濃度增高時，血紅蛋白與CO結合，因而喪失運輸O2的能力，可危及生命，稱為CO（或煤氣）中毒。血紅蛋白在CO2的運輸中也發揮了重要作用。
白細胞無色呈球形，有細胞核，體積比紅細胞大，直徑在7～20μm之間。正常人白細胞計數在4000～10000/mm3范圍內，平均為7000/mm3。白細胞不僅存在血液中，全身各處的結綈組織以及淋巴系統中，能以變形運動穿過毛細血管壁和淋巴管壁而進入周圍組織。白細胞分為嗜中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、單核細胞、淋巴細胞，是機體防御系統的一個重要組成部分。它通過吞噬和產生抗體等方式來抵御和消滅入侵的病原微生物。
血小板又稱血栓細胞，體積很小，直徑為2～4μm，厚1μm，正常時呈圓盤狀，但有時可伸出偽足，是巨核細胞脫落下來的小塊胞質，而不是具有完整結構的細胞。血小板無細胞核，但有完整的細胞膜。血小板細胞質內含有多種細胞器：線粒體、致密體（貯存5-羥色胺）、類溶酶體和各種分泌小泡。我國健康成人，血小板數為10～30萬/mm3，平均為15.6萬個。血小板數目可隨機體的機能狀態發生一定變化，如飯后和運動后數量增加，疾病時可減少，若血小板減少到5萬/mm3以下時，機體某些組織容易出血。血小板的功能有：(1)促進止血和加速凝血。止血是指血管破損，出血得到制止。凝血是指血液凝固成塊。當血管損傷而內皮細胞下結構暴露時，膠原纖維與血液中的血小板接觸，其外膜發生某些理化變化，從而使兩者粘附在一起。爾后，此處更多的血小板聚集成團，形成松軟的止血栓。血小板的聚集與其本身釋放的ADP和前列腺素等活性物質有關。此外，在創傷出血時，血小板還釋放出腎上腺素和5-羥色胺，引起局部血管平滑肌收縮，使血管口徑縮小，有利于止血。 血小板因子Ⅲ與其他組織凝血因素一起加速血液凝固過程，促使血液凝塊的形成，堵塞出血傷口。由于血小板內收縮系統在Ca2 作用下發生收縮，從而使血塊縮緊，成為堅實的止血栓，牢固地封住血管傷口。(2)營養和支持作用。血小板有維護毛細血管壁完整性的功能。同位素示蹤實驗證實，血小板與毛細血管內皮細胞相互粘連與融合，從而填補不斷脫落的內皮細胞，使紅細胞不能透出血管外。當體內血小板數目銳減時，上述功能難以完成，紅細胞容易逸出，可發生自發性出血現象，出現紫瘢。