Methemoglobin, hemoglobin içinde taşınan ve akciğerlerden dokulara oksijen taşıyan demir iyonu (Fe3+) içeren bir moleküldür. Methemoglobin hemoglobini içeren kan mor renkte olup yapışkan ve kalın hale gelir.
Methemoglobinler, genellikle çeşitli toksinlerin veya zehirlerin hemolitik etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıkan eritrositlerdeki (kırmızı kan hücreleri) özel enzimlerin (methemoglobin redüktaz) hasar görmesi sonucu oluşur.