Rote Blutkörperchen sehen aus wie Scheiben, die in der Mitte eingedellt sind. Sie können sich leicht verformen und so durch enge Blutgefäße „hindurchschlüpfen“. Rote Blutkörperchen haben im Gegensatz zu vielen anderen Zellen keinen Zellkern. Jedes rote Blutkörperchen enthält den roten Farbstoff Hämoglobin. An ihn bindet Sauerstoff, der so durch den Körper transportiert werden kann. In winzigen Blutgefäßen in der Lunge nehmen die roten Blutkörperchen Sauerstoff aus der eingeatmeten Luft auf und bringen ihn mit dem Blutstrom in alle Bereiche des Körpers. Am Ziel angelangt, geben sie den Sauerstoff ab. Die Zellen brauchen Sauerstoff für ihren Stoffwechsel, bei dem als „Abfallprodukt“ Kohlendioxid entsteht. Dieses wird vom Blutplasma und zum Teil auch vom Hämoglobin aufgenommen und so zurück zur Lunge transportiert. Dort gelangt es mit der ausgeatmeten Luft aus dem Körper.
Zusätzlich können die roten Blutkörperchen Wasserstoff und Stickstoff aufnehmen oder abgeben. Durch die Aufnahme oder Abgabe von Wasserstoff halten sie den pH-Wert des Blutes konstant; durch Abgabe von Stickstoff erweitern sich die Blutgefäße und der Blutdruck sinkt. Rote Blutkörperchen leben etwa 120 Tage. Sind sie zu alt oder beschädigt, werden sie in Knochenmark, Milz oder Leber abgebaut.
Weiße Blutkörperchen haben einen Zellkern und enthalten kein Hämoglobin. Es gibt verschiedene Arten von weißen Blutkörperchen. Man unterscheidet sie danach, wie ihr Zellkern geformt ist und wie das Zellinnere unter dem Mikroskop aussieht. Granulozyten enthalten kleine Körnchen („Granula“) in ihrem Zellinneren. Monozyten und Lymphozyten enthalten zwar auch Körnchen, diese sind aber sehr klein und unter dem Mikroskop nicht zu sehen. Weiße Blutkörperchen können die Blutbahn auch verlassen und ins Gewebe wandern.
Die weißen Blutkörperchen spielen eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr. Dabei haben die verschiedenen Blutzellen unterschiedliche Aufgaben: Einige wehren Eindringlinge wie Bakterien, Viren, Parasiten oder Pilze selbst ab und machen sie unschädlich. Andere produzieren Abwehrstoffe, die sich gezielt gegen Fremdstoffe oder Erreger wie Viren richten. Außerdem spielen Leukozyten bei allergischen Reaktionen eine Rolle: Sie sind es, die beispielsweise dafür sorgen, dass einem Menschen mit Hausstauballergie die Nase läuft, wenn er mit Staub in Kontakt kommt. Bestimmte Lymphozyten können zudem Krebszellen abtöten. Die meisten weißen Blutkörperchen leben nur einige Stunden bis Tage. Einige Lymphozyten können aber viele Jahre im Körper bleiben.
Blutplättchen sehen ebenfalls aus wie kleine Scheiben und haben keinen Zellkern, sind aber wesentlich kleiner als rote Blutkörperchen. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Blutgerinnung: Wird ein Blutgefäß verletzt – etwa durch einen Messerschnitt –, beginnt der Heilungsprozess damit, dass sich Blutplättchen innen an die verletzte Gefäßwand setzen. So entsteht rasch ein Blutpfropf, der die Verletzung vorläufig verschließt. Gleichzeitig entstehen an dieser Stelle feste Fäden aus Eiweiß, die den Pfropf an der Wunde verankern. Thromobozyten leben normalerweise nur 5 bis 9 Tage. Alte Thrombozyten werden hauptsächlich in der Milz abgebaut.