Scientificamente è definito un vero e proprio organo composto per il 45% da una parte solida costituita da cellule di grandezze variabili che sono i globuli rossi (detti anche eritrociti o emazie), i globuli bianchi (o leucociti) e le piastrine, tutte queste cellule sono prodotte dal midollo osseo; per il restante 55% da un liquido chiamato plasma.

Ogni componente del sangue costituisce e svolge una funzione indispensabile per la vita del corpo umano.
Il peso specifico del sangue varia fra i 1050 e 1060 e la sua viscosità è circa 5 volte quella dell'acqua. Ha una pressione osmotica di 7.6 atmosfere a 38ºC ed il pH oscilla normalmente tra 7.35 e 7.4.

Il sangue, in base a particolari sostanze presenti nei globuli rossi, si differenzia in quattro tipi fondamentali, tale suddivisione è determinata da specifiche proteine presenti sulla membrana dei globuli rossi:

nel gruppo A è presente la proteina A,
nel gruppo B la proteina B
nel gruppo AB entrambe le proteine,
nel gruppo 0 entrambe le proteine sono assenti.

Nel plasma di di ogni individuo sono presenti anticorpi contro le proteine mancanti sui suoi globuli rossi (quindi ad esempio un individuo con sangue di gruppo A possiede anticorpi contro le proteine B), per questa ragione per una trasfusione è indispensabile conoscere il gruppo sanguigno per non causare una reazione di rigetto da parte degli anticorpi. 

Nel sistema AB0 esistono 4 diversi gruppi sanguigni.

• Il gruppo 0 non possiede alcun antigene sulla membrana dei globuli rossi; mentre il plasma sanguigno possiede ambedue le agglutinine.
• Il gruppo A ha sui globuli rossi la presenza dell'antigene A, mentre nel plasma si riscontra la presenza dell'agglutinina beta (o anti-B)
• Il gruppo B invece è caratterizzato dalla presenza dell'antigene B sui globuli rossi e dalla presenza dell'agglutinina alfa (o anti-A) nel plasma
• Il gruppo AB presenta entrambi gli antigeni sui globuli rossi ma nessuna agglutinina nel plasma.

Ognuno di questi gruppi sanguigni viene suddiviso ulteriormente in due categorie dal fattore Rhesus, che indica la presenza di un particolare antigene Rh sulla membrana dei globuli rossi nel sangue. Il fattore Rhesus può essere positivo (Rh+) o negativo (Rh -). Esistono anche ulteriori fattori (come il fattore di Kell) per la distinzione dei vari gruppi sanguigni.

Sangue universale

La presenza dei vari gruppi sanguigni rappresenta ovviamente un grosso ostacolo nel caso di trasfusioni. Gli ospedali devono mantenere scorte dei vari gruppi sanguigni e una ingente scorta di gruppo 0 Rh- da utilizzare quando non si conosce il gruppo del paziente e non si ha tempo di effettuare le analisi. Alcuni studi sono volti a trattare il sangue in modo da eliminare gli antigeni e quindi a rendere il sangue 0 negativo. Allo stato attuale (2007) alcune ricerche hanno ottenuto una prima serie di successi ma si ritiene che per la diffusione su larga scala di questi trattamenti bisognerà attendere almeno una decina d'anni.

 Compatibilità dei gruppi sanguigni

Le agglutinine e gli antigeni del sangue pongono delle barriere alle trasfusioni di sangue tra persone di gruppi diversi. In particolare:

• Gruppo 0 Rh-: Data l'assenza di antigeni sui globuli rossi e l'assenza del fattore Rhesus, questo tipo di sangue può essere donato a persone di qualunque gruppo sanguigno. La presenza di ambedue le agglutinine nel plasma fa sì che gli individui con questo gruppo sanguigno possano ricevere plasmatiche solo di gruppo 0 Rh-. Risultando diluite nel ricevente, esse non creano eccessivi problemi di emolisi; ad ogni buon conto appena superata l'emergenza si trasfonde sangue omogruppo.
• Gruppo 0 Rh+: Il fattore Rhesus positivo limita la donazione di questo tipo di sangue solamente a persone con fattore Rhesus +, indipendentemente dal gruppo sanguigno. Le persone con questo gruppo sanguigno possono ricevere sangue solo di gruppo 0 (Rh+ o Rh-).

• Gruppo A Rh-: La presenza dell'antigene A rende possibile la donazione di questo sangue a persone di gruppo A o AB. Chi avesse questo gruppo sanguigno, data la presenza dell'agglutinina beta nel plasma, potrà ricevere sangue solo da persone di gruppo A- o 0-
• Gruppo A Rh+: Può donare sangue a persone A+ od AB+ e riceverne da 0+, 0-, A+ ed A-

• Gruppo B Rh-: La presenza dell'antigene B porta questo sangue ad essere donabile solo a persone di gruppo B ed AB. La presenza dell'agglutinina alfa nel plasma fa sì che individui con questo tipo di sangue possano riceverne solo da persone di gruppo 0- o B-
• Gruppo B Rh+: Può donare sangue a B+ ed AB+, e riceverne da 0 e B indipendentemente dal fattore Rhesus.

• Gruppo AB Rh-: Può donare sangue solamente a persone di gruppo AB, data la presenza di ambo gli antigeni sui globuli rossi. L'assenza di agglutinine permette a chi possiede sangue di questo gruppo di riceverne da tutti i gruppi con fattore Rhesus negativo.
• Gruppo AB Rh+: Può donare sangue solamente ad individui con sangue AB+ ma può riceverne da tutti i gruppi, indipendentemente dal fattore Rhesus.