O2和CO2的都以兩種形式存在于血液：物理溶解的和化學結合的。氣體在溶液中溶解的量與分壓和溶解度成正比,和溫度成反比。溫度38℃時,1個大氣壓（760mmHg,101.32kPa）的 O2和 CO2在100ml血液中溶解的量分別是2.36ml和48ml。按此計算,靜脈血 PCO2和為6.12kPa(46mmHg),則每100ml血液含溶解的CO2為（48×6.12）/101.08=2.9ml；動脈血PO2為13.3kPa(100mmHg),每100ml血液含溶解的O2為（2.36×13.3）/101.08=0.31ml。可是,血液中實際的O2和O2為CO2含量比這數字大得多（表5-4）,以溶解形式存在的O2、CO2比例極少,顯然單靠溶解形式來運輸O2、CO2不能適應機體代謝的需要。例如,安靜狀態下人體耗O2量約為250ml/min,如只靠物理溶解的O2來提供,則需大大提高心輸出量或提高肺泡內的PO2,這對機體極其不利,所幸在進化過程中形成了O2、CO2為極為有效地化學結合的運輸形式,大大減輕了對心臟和呼吸器官的苛求。
雖然溶解形式的O2、CO2很少,但也很重要。因為在肺或組織進行氣體交換時,進入血液的O2、CO2都是先溶解,提高分壓,再出現化學結合；O2、CO2從血液釋放時,也是溶解的先逸出,分壓下降,結合的再分離出現補充所失去的溶解的氣體。溶解的和化學結合的兩者之間處于動態平衡。