血液是生物进化中形成的一种含有复杂成分的体液。血液在心血管系统内不停地循环流动，通过其复杂的成分及相应的功能，起着连接和支持体内各种组织器官的重要作用。所以，认识输血原理的基础，首先是认识血液的各种成分及其含量水平，以及各司其职又互不替代的生理功能。血液分为血细胞和血浆两部分。血细胞分为红细胞、白细胞和血小板三类，其中红细胞的数量和总容积最多，因为其运输气体的功能是血液最重要的功能。血浆中水分约占90%，另有10%为溶质。血浆中的溶质以血浆蛋白为主，用盐析法可分为白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原三类。血浆中还有电解质、各种营养物质和代谢产物、酶（包括多种凝血因子）、激素、胆固醇和其他重要成分。血液依赖上述成分的正常含量和质量来实现其四大生理功能：运输、凝血与纤溶、维持内环境稳态和免疫防御。
一、运输功能
（一）运输营养物质
运输O2是血液最重要的功能。红细胞内的血红蛋白(hemoglobin,Hb)是血液将O2由肺经心脏向组织输送的主要载体。Hb与O2在肺泡结合，通过心脏泵血将98.5%的O2带往全身组织，另约有1.5%的O2以物理溶解于血浆的形式被运输。红细胞虽然是运输氧气的主要工具，但其并不消耗氧气，糖酵解是其获得能量的唯一途径。由于红细胞是O2运输的主要载体，而O2又是保障全身细胞中线粒体连续的能量代谢，并维持其基本功能的基础，故红细胞输注在各种输血中最常用和最多用。
除O2外，血液还将被消化道吸收的营养物质运送到全身的细胞供新陈代谢所用。血浆中不稳定的小分子物质多与血浆中的蛋白质结合而被运输，例如难溶于水的胆固醇及脂类等，而溶于水的电解质等则主要被血清运输。
（二）运输代谢产物
CO2是必须被及时排出体外的细胞代谢产物。经化学结合途径运输的CO2占其总量的95%左右，另有5%以物理溶解的形式被运输。组织代谢产生的CO2扩散入血后大部分在红细胞内的高浓度碳酸酐酶的作用下生成H2CO3，H2CO3又解离成H2CO3-和H+。H2CO3 - 在红细胞内与K+结合，红细胞以KHCO3-的形式运输CO2。血液中的红细胞将KHCO3- 运输到肺后，由于肺泡气中的CO2分压低于静脉血，CO2从血中逸出，扩散到肺泡被呼出体外。除CO2外，血液还将细胞产生的各种代谢产物运送至肾脏和汗腺等排泄器官排出体外，将多种代谢产物、药物和毒物运输到肝脏分解。
（三）运输免疫细胞和免疫分子
体内多种免疫细胞和免疫分子经过血液运输，在血液和全身发挥其免疫功能。
（四）运输激素
激素由内分泌器官和组织释放后直接进入毛细血管，经过血液循环运送到远距离的靶器官发挥作用。部分神经细胞合成的激素沿轴浆流动被运送到神经末梢后被释放入毛细血管，再由血液运送至靶细胞发挥其生理功能。
此外，经肌内注射吸收入血，或经消化道和皮肤吸收入血，或直接注射入血的药物和毒物，也多是通过血液运输到达靶器官发挥治疗作用、产生副作用或致毒作用。
二、凝血与纤溶功能
（一）凝血功能
血液中主要是血小板和凝血因子参与凝血功能。血管内皮损伤可导致内皮下胶原纤维暴露，激活血小板与其黏附。激活的血小板还可相互黏着而聚集。黏附和聚集的血小板将其储存的内容物释放，促进小血管收缩和更多的血小板相互黏着，发生不可逆的聚集而形成血小板止血栓。血小板收缩使得血凝块更为坚实，堵塞伤口而止血。黏附和聚集的血小板表面还可吸附血浆中多种凝血因子，提高这些凝血因子的局部浓度，促进血液凝固和生理止血。目前已知人体有14种凝血因子，除因子Ⅲ（组织因子）存在于组织之外，其余均存在于血浆中。血液通过内源性凝血途径（参加凝血的因子全部来自血液）或外源性凝血途径（由来自血液外的组织因子暴露于血液而启动），以凝血瀑布学说所描述的一系列凝血因子活化的级联放大的酶促反应，生成凝血酶。凝血酶使可溶性的纤维蛋白原转变成不溶性的纤维蛋白，进而形成血凝块，实现其凝血功能。
体内还有血管内皮、纤维蛋白吸附、单核吞噬细胞吞噬、抗凝血酶、肝素等生理性抗凝因素参与的血液凝固负性调控机制，在时间和空间上严格控制体内的生理性凝血过程，保证未受伤部位的血流通畅。
（二）纤溶功能
纤维蛋白溶解系统主要包括纤溶酶原、纤溶酶、纤溶酶原激活物和纤溶抑制物。纤溶过程也是一系列蛋白酶催化的连锁反应。其作用是将纤溶酶原转变成纤溶酶，纤溶酶再降解血管内因凝血系统被激活而沉积的纤维蛋白，使止血栓在完成止血使命后逐渐溶解，进而保持血管畅通。
三、维持内环境稳态功能
体内各种组织细胞直接接触并赖以生存的环境为内环境，也就是细胞外液。细胞外液约为体重的20%，占体液1/3，包括血浆、组织液、淋巴液和脑脊液。内环境稳态是指内环境的理化性质，如温度、酸碱度、渗透压、静水压以及各种细胞外液成分的相对稳定状态。由于机体所处的外环境在不断变化，所以内环境的稳态是维持各种组织细胞正常生命活动，进而保障整个机体能自由和独立生存的首要条件。血液中的血浆是内环境的重要组成部分。血浆通过循环和毛细血管与全身各处的细胞外液以及其浸浴的细胞建立理化性质和生物学的联系。正常细胞再通过细胞膜进行细胞内液和细胞外液之间的物质交换，以维持内环境的稳态和细胞生命活动的正常进行。由于血浆中的水和大部分溶质都很容易透过毛细血管壁与组织液进行交换，所以，循环血浆也能大致反映组织液中多数物质的理化性质，如温度、酸碱度、渗透压、静水压以及各种电解质的浓度和气体的分压等等。因此，在临床检验中我们把血浆视为机体内环境的“窗口”。
（一）调节电解质及酸碱平衡
血液依靠其中多种缓冲对来调节细胞外液的电解质及酸碱平衡。血液中的缓冲对包括碳酸氢盐体系、血浆蛋白体系和磷酸盐体系等，其中碳酸氢盐体系发挥着最重要的作用。当酸性或碱性物质进入血液循环后，血中缓冲物质可有效减轻酸性或碱性物质对pH的影响。
（二）维持渗透压和体液平衡
血浆中不能自由透过毛细血管的蛋白质所产生的渗透压为胶体渗透压。血浆白蛋白分子量虽小但分子数很多，其产生的渗透压约占血浆总胶体渗透压的80%。正常的血浆胶体渗透压约为3.3kPa，其主要功能是保持血液中的水分不透过毛细血管壁进入血管外组织，进而维持正常的循环血容量。血液的晶体渗透压主要由血浆中能自由进出毛细血管的电解质等小分子维持，与所有细胞外液的晶体渗透压相等，是调节细胞内外水平衡的最重要因素。
（三）转运热量和维持体温的恒定
水是血液的主要成分，有很高的比热。所以，血液及其循环能够高效地在机体各部位（包括产热和散热）之间传输热量，是机体将体温维持在相对恒定范围的重要环节。
四、免疫功能
人体免疫系统由免疫器官、免疫细胞、免疫分子组成，其基本功能是“清除异己，保护自身”。血液循环系统是人体免疫系统的重要组成部分，参与机体的体液免疫和细胞免疫，拥有固有免疫和获得性免疫的功能。进入血液的病原体和同种异体的成分都被视为外来抗原，外来抗原进入机体后被免疫系统识别并产生免疫应答。血液中存在多种免疫细胞，包括吞噬细胞（含中性粒细胞和单核细胞）、树突状细胞、自然杀伤细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、T淋巴细胞和B淋巴细胞等。此外，红细胞也参与机体的免疫活动。血液中还有很多免疫分子，包括黏附分子、免疫球蛋白、补体、各种细胞因子等。在体液免疫中，B淋巴细胞表面特异性受体与入侵抗原结合后被致敏，然后分化和增殖，产生相应抗体并释放到血液和其他体液中。抗体具有各自的特异性，能够特异性地结合对应的抗原。细胞免疫主要涉及NK细胞和T淋巴细胞。T淋巴细胞在外来抗原的刺激下发生增殖反应，转化为效应T细胞。效应T细胞不仅可以直接杀死被感染的细胞，而且还释放一类能在细胞间传递信息、具有免疫调节功能的具有杀伤作用的细胞因子，如白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子等。
血液的免疫功能在临床输血中意义十分重要。红细胞的血型抗原，尤其是ABO血型的发现，以及此后建立的临床鉴定ABO血型方法，为选择ABO血型配合的血液输注奠定了现代输血医学的基础。
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