Η κύρια λειτουργία των ερυθροκυττάρων είναι η μεταφορά οξυγόνου (Ο2 ) και διοξειδίου του άνθρακα ( CO2 ). Καθώς το αίμα διέρχεται διαμέσου των τριχοειδών του πνεύμονα, το οξυγόνο συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη που το μετατρέπει σε οξυαιμοσφαιρίνη, στην οποία οφείλεται το έντονο ρόδινο χρώμα του αρτηριακού αίματος. Κατόπιν, όταν το αίμα φθάνει στα περιφερικά τριχοειδή το Ο2 απελευθερώνεται και διαχέεται στους ιστούς. Ταυτόχρονα το CO2 διαχέεται από τους ιστούς στο αίμα και συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη, σχηματίζοντας την ανθρακαμινοαιμοσφαιρίνη , στην οποία οφείλεται το υποκύανο χρώμα του φλεβικού αίματος. Στους πνεύμονες το CO2 αποσυνδέεται από την αιμοσφαιρίνη, διαχέεται στους αεραγωγούς και απομακρύνεται με την εκπνοή. Η ένωση της αιμοσφαιρίνης με μονοξείδιο του άνθρακα ( ανθρακυλαιμοσφαιρίνη ) δεν είναι αντιστρεπτή με αποτέλεσμα τη μειωμένη ικανότητα μεταφοράς οξυγόνου.
Τα ώριμα ερυθροκύτταρα παρά την απουσία οργανιδίων είναι μεταβολικώς ενεργά . Περιέχουν διάφορα ένζυμα και έτσι παρά την απουσία των μιτοχονδρίων η πηγή ενέργειας είναι ο αναερόβιος μεταβολισμός της γλυκόζης και η παραγωγή ATP από το παρακύκλωμα της μονοφωσφορικής εξόζης.
