動脈血是指在肺內經過氣體交換以後，含氧較多，含二氧化碳較少的血液。它在體循環動脈和肺靜脈中流動。在肺循環中，肺泡中的氧進入血液，血液中的二氧化碳進入肺泡，最後隨呼吸排出體外。血液中的血紅蛋白因為結合了較多的氧而變成氧合血紅蛋白。動脈血中的氧合血紅蛋白較多，而氧合血紅蛋白是紅色的，因此，從外觀上看, 動脈血顏色較鮮紅。
靜脈血是指在體循環中經毛細血管進行氣體交換和物質交換後，含氧較少，含二氧化碳較多的血液。它在體循環靜脈和肺動脈中流動。在體循環中，動脈中流動的是動脈血，流經毛細血管時，血液中的氧進入組織被組織利用，組織中的二氧化碳則進入血液。血液中的血紅蛋白因為釋放出了氧而變成還原血紅蛋白。靜脈血中的還原血紅蛋白含量較多，而還原血紅蛋白是藍色的，因此從外觀上看, 靜脈血呈暗紅色。
毛細血管是極細微的血管，管徑平均為7-9微米，連於動、靜脈之間，互相連接成網狀。毛細血管數量很大，除軟骨、角膜、毛發上皮和牙釉質外，遍布全身。毛細血管壁薄，管徑較小，血流很慢，通透性大。其功能是利於血液與組織之間進行物質交換。
荷蘭顯微鏡學家A.van列文虎克自制了許多性能優良的顯微鏡,最高的放大倍數達270倍。他通過大量細微的觀察，解釋並完善了M.馬爾皮基提出的關於毛細血管系統的知識，證明動脈與靜脈分別和毛細血管直接相連。
參考資料：
毛細血管
毛細血管（capillary）是管徑最細，分布最廣的血管。它們分支並互相吻合成網。各器官和組織內毛細血管網的疏密程度差別很大，代謝旺盛的組織和器官如骨骼肌、心肌、肺、腎和許多腺體，毛細血管網很密；代謝較低的組織如骨、肌腱和韌帶等，毛細血管網則較稀疏。
（壹）毛細血管的結構
毛細血管管徑壹般為6～8μm，血竇較大，直徑右達40μm。毛細血管管壁主要由壹層內皮細胞和基膜組成。細的毛細血管橫切面由壹個內皮細胞圍成，較粗的毛細血管由2～3個內皮細胞圍成。內皮細胞基膜外有少許結締組織。在內皮細胞與基膜之間散在有壹種扁而有突起的細胞，細胞突起緊貼在內皮細胞基底面，稱為周細胞（pericyte）。周細胞的功能尚不清楚，有人認為它們主要起機械性支持作用；也有人認為它們是未分化的細胞，在血管生長或再生時可分化為平滑肌纖維和成纖維細胞。
(二)毛細血管的分類
光鏡下觀察，各種組織和器官中的毛細血管結構相似，但在電鏡下，根據內皮細胞等的結構特點，可以將毛細血管分為三型。
1．連續毛細血管 連續毛細血管（continuous capillary）的特點為內皮細胞相互連續，細胞間有緊密連接等連接結構，基膜完整，細胞質中有許多吞飲小泡。連續毛細血管分布於結締組織、肌組織、肺和中樞神經系統等處。肺和中樞神經系統內的毛細血管內皮細胞甚薄，含吞飲小泡較少。
2．有孔毛細血管 有孔毛細血管（fenestrated capillary）的特點是，內皮細胞不含核的部分很薄，有許多貫穿細胞的孔，孔的直徑壹般為60～80nm。許多器官的毛細血管的孔有隔膜封閉，隔膜厚4～6nm，較壹般的細胞膜薄。內皮細胞基底面有連續的基板。此型血管主要存在於胃腸粘膜、某些內分泌腺和腎血管球等處。腎血管球的內皮細胞的孔沒有隔膜。
3．血竇 血竇（sinusoid）或稱竇狀毛細血管（sinusoid capillary），管腔較大，形狀不規則，主要分布於肝、脾、骨髓和壹些內分泌腺中。血竇內皮細胞之間常有較大的間隙，故又稱不連續毛細血管（discontinuous capillary）。不同器官內的血竇結構常有較大差別，某些內分泌腺的血竇，內皮細胞有孔，有連續的基板；有些器官如肝的血竇，內皮細胞有孔，細胞間隙較寬，基板不連續或不存在。脾血竇又不同於壹般血竇，其內皮細胞呈桿狀，細胞間的間隙也較大。
（三）毛細血管與物質交換
毛細管是血液與周圍組織進行物質交換的主要部位。人體毛細血管的總面積很大，體重60kg的人，毛細血管的總面積可達6000m2。毛細血管管壁很薄，並與周圍的細胞相距很近，這些特點是進行物質交換的有利條件。
物質透過毛細血管壁的能力稱毛細血管通透性（capillary permeability）。毛細血管結構與通透性關系的研究表明，內皮細胞的孔能透過液體和大分子物質，吞飲小泡能輸送液體，細胞間隙則因間隙寬度和細胞連接緊密程度的差別，其通透性有所不同。基板能透過較小的分子，但能阻擋壹些大分子物質。另外壹些物質，如O2、CO2和脂溶性物質等，可直接透過內皮細胞的胞膜和胞質。