Dưới kính hiển vi quang học, hồng cầu được thấy có hình tròn; nên thời trước người ta cho rằng các tế bào đó hình cầu (hình cầu nhìn dưới mọi góc độ đều thấy tròn) - đây là nguồn gốc tên gọi "hồng cầu". Dưới kính hiển vi điện tử như hình bên, tế bào hồng cầu có hình đĩa lõm hai mặt với đường kính khoảng 7,8 µm (1000.000 µm = 1m), độ dày 2,5 µm ở chỗ dày nhất và không quá 1 µm ở trung tâm. Thể tích trung bình của hồng cầu vào khoảng 90-95 µm3 (có tác giả cho rằng từ 76 - 96). Hồng cầu có khả năng biến dạng rất cao mà không bị vỡ, rách khi di chuyển qua các mao mạch chật hẹp. Đó là nhờ màng tế bào hồng cầu vừa có tính dẻo dai lại có thừa khả năng chứa các thành phần bên trong (được ví như một chiếc bao đựng còn nhiều khoảng trống).