Hämoglobin ist ein biologischer Farbstoff, der in den roten Blutkörperchen vorkommt. Während der Sauerstoffanreicherung des Blutes bindet sich das Hämoglobin in der Lunge an Sauerstoff und wird so zu Oxyhämoglobin.
Oxyhämoglobin ist ein Molekül, das viel Infrarotlicht absorbiert, wenn es von diesem durchdrungen wird. Das Prinzip der Pulsoximetrie beruht demnach auf der Absorption von Infrarotstrahlung durch Oxyhämoglobin.
In der Praxis sendet eine Leuchtdiode Infrarotlicht, das eine Kapillare durchdringt, an eine Fotodiode. Die Menge an Infrarotlicht, die von dieser Kapillare absorbiert wird, ist somit proportional zur Oxyhämoglobin-Konzentration.