Thông thường, nồng độ methemoglobin <1%, được đo bằng xét nghiệm oxy hóa CO. Nồng độ methemoglobin trong máu tăng cao là do các cơ chế chống lại stress oxy hóa trong tế bào hồng cầu bị áp đảo và ion Fe2+ của nhóm heme của phân tử hemoglobin bị oxy hóa thành trạng thái Fe3+. Điều này chuyển đổi huyết sắc tố thành methemoglobin, dẫn đến giảm khả năng giải phóng oxy đến các mô và do đó thiếu oxy. Điều này có thể làm cho máu có màu xanh hoặc màu nâu sô cô la.