Η μεθαιμοσφαιρίνη είναι ένα μόριο που περιέχει ιόν σιδήρου (Fe3+), το οποίο μεταφέρεται στην αιμοσφαιρίνη και μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονες στους ιστούς. Το αίμα που περιέχει αιμοσφαιρίνη μεθαιμοσφαιρίνης έχει μοβ χρώμα και γίνεται κολλώδες και παχύρρευστο.
Οι μεθαιμοσφαιρίνες σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της βλάβης σε ειδικά ένζυμα (ρεδουκτάση μεθαιμοσφαιρίνης) στα ερυθροκύτταρα (ερυθρά αιμοσφαίρια), η οποία συνήθως εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της αιμολυτικής δράσης διαφόρων τοξινών ή δηλητηρίων.