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Das im Stoffwechsel gebildete CO2 gelangt in gelöster Form ins Blut. ln den Erythrozyten wird CO2 unter Mitwirkung der Karboanhydratase zu Kohlensäure hydratisiert, die sofort in Protonen und Bikarbonat dissoziiert. Während die Protonen überwiegend an Hämoglobin gebunden werden, diffundiert HC03- im Austausch gegen CI- ins Plasma (Hamburger Shift). Das CO2 reagiert außerdem mit Aminogruppen des Hämoglobins unter Bildung von Karbamat. Alle diese Prozesse werden bei der pulmonalen CO2-Abgabe in umgekehrter Richtung durchlaufen.

Die CO2-Bindungskurve des BIutes, welche die Abhängigkeit des CO2-Gehalts vom CO2-Partialdruck wiedergibt, besitzt keine Sättigungscharakteristik. Da Oxyhämoglobin stärker sauer reagiert und weniger CO2 in Form von Karbamat binden kann als desoxygeniertes Hämoglobin, führt die O2-Anlagerung zu einer Abnahme des CO2-Gehalts. Diese Abhängigkeit der CO2-Bindung vom Oxygenierungsgrad des Hämoglobins wird als Haldane-Effekt bezeichnet. der CO2-Gehalt beträgt im arteriellen Blut etwa 0,48, im venösen Mischblut etwa 0,52 (ml CO2/ml Blut).

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