在大家的认知中，“血液是红色”似乎是件稀松平常的事儿。对人类来说，只有在某些病理条件下（或影视作品里），才会出现其他颜色的血——一位年轻姑娘因病入院，在抽血时发现自己的血液竟然是乳白色，医生告诉她，这是血脂含量过高造成的“乳糜血”。
其实，如果放眼整个动物界的话，血液的颜色也可以是千变万化、五彩纷呈的——比方说，星虫的血液就是褐色，乌贼的血液是蓝色，沙蚕的血液则为绿色，而大部分昆虫血液本身则是透明或淡黄色……似乎有很多动物都“不按套路出牌”。
同样都是血，为啥不同动物间会有如此明显的差别呢？细数组成血液的各个成分可以发现，除了色素蛋白和某些代谢产物外，其他物质基本都是无色透明的。因此，要探究血液颜色的秘密，就得从这两种成分开始说起。
色素蛋白是动物血细胞中或血浆内一类负责运输氧气和二氧化碳的大分子蛋白质，其颜色主要取决于色素蛋白结合的金属离子，不同色素蛋白所结合不同类型及价态的金属元素，都会影响血液的颜色。
许多甲壳纲动物和软体动物，拥有含二价铜离子的血蓝蛋白（Hemocyanin），使血液颜色呈现蓝色。在沙蚕等环节动物血液中，色素蛋白为含亚铁离子的血绿蛋白（Chlorocruorin），血液颜色呈现绿色。星虫等动物的血液甚至全身都是粉紫色，是由于含有亚铁离子的血褐蛋白（Hemerythrin）。在海鞘纲动物体内，色素蛋白是含有钒离子的血钒蛋白（Hemovanadin），血液呈现翠绿色。
包括人类在内的大多数脊椎动物红细胞中都含有血红蛋白（Hemoglobin），血红蛋白的主要显色物质为含有亚铁离子的血红素，因此一般血液呈现红色。静脉血含氧量低，呈暗红色；动脉血含氧量高，呈鲜红色。
你是不是注意到前面提到的血绿蛋白、血褐蛋白和血红蛋白含有的都是亚铁离子？那它们的颜色为何仍然不同呢？这是因为它们虽然都含有亚铁离子，但是亚铁离子的数量和色素蛋白的结构都不一样，这才导致它们呈现出不同的颜色。
有些时候，色素蛋白也会处于下风——比如，在大洋洲的巴布亚新几内亚，就生活着这么几种“诡异”的蜥蜴——作为具有血红蛋白的脊椎动物，它们全身却都流淌着绿色的血液，甚至会把全身的肌肉、黏膜、舌头甚至骨头都染绿。为什么这些蜥蜴会出现“鬼畜”现象呢？这些蜥蜴与正常蜥蜴的血色之差在于血液中的胆绿素（Biliverdin）含量。胆绿素是一种深绿色的胆汁色素，就是这些高浓度“绿色汁液”引起了蜥蜴血液颜色变绿。
正常情况下，脊椎动物体内的胆绿素大多会迅速转化成胆红素，并通过胆汁或通过肾脏排出体外。如果胆绿素在生物体内的累积过高，就会产生细胞毒性、神经毒性等。人类血液中胆绿素浓度达到50μmol/L就会导致死亡，而绿血蜥蜴的血液中胆绿素的浓度却高达714-1020μmol/L。如此高浓度的胆绿素对蜥蜴没有表现出毒性，反而给这些蜥蜴带来得天独厚的优势——对于抗感染、抗氧化、保护细胞等都具有潜在功效。
也有些动物，比如昆虫和个别软体动物，它们既没有色素蛋白，也没有固定颜色的代谢产物，因而血液颜色非常“随机”。昆虫可以依赖气管直接完成有氧呼吸，不需要色素蛋白来运输氧气。因而许多昆虫的血液本身为透明的。此外，由于昆虫是不完全循环系统，血液和体腔液往往混在一起，因此食物中及体液中的不同显色物质会使它们的血液呈现出黄、橙红、蓝绿和绿等多种色彩。