Hemoglobin, ki je bil podvržen oksidaciji železa, je znan kot methemoglobin. Methemoglobin je oblika hemoglobina, v kateri je atom železa oksidiran iz železovega (Fe2+) stanja v železovo (Fe3+) stanje. Do te oksidacije lahko pride zaradi izpostavljenosti nekaterim kemikalijam, zdravilom ali toksinom ali pa je posledica določenih genetskih stanj. Methemoglobin se ne more vezati na kisik in ga zato ne more transportirati do telesnih tkiv, kar lahko povzroči stanje, imenovano methemoglobinemija.