Iltbindingskurven kaldes også for oxyhæmoglobins dissociationskurve, og er kurve der viser forholdet mellem partieltrykket for ilt P_O2 og hæmoglobins iltmætning S_O2 (HbO2). Kurven her er sigmoid-formet (S-formet), og det er meget vigtig for den stejle stigning sikrer afgivelse af ilt i iltfattige væv, mens det vandrette stykke i slutningen sikrer en stabil iltmætning trods mindre fald i ilttryk.

Det partialtryk af ilt på kurven hvor HbO2 er 50%, dvs. halvdelen af hæmoglobin er mættet, kaldes for P50. Normalt er dette omkring 26,6 mmHg (svarende til 3,5 kPa). Hvis P50 er forhøjet, så indikerer det nedsat affinitet overfor ilt. Dette kaldes også for en højre-forskydning af kurven. Hvis P50 er sænket, så indikerer det øget affinitet overfor ilt. Dette kaldes også for en venstre-forskydning af kurven.

P50 kan ændre sig i forskellige væv i kroppen, og afhænger bl.a. af PCO2, pH, temperatur og 2,3-BPG. Lav pH, høj PCO2, hypertermi og øget koncentration af 2,3-BPG giver en højreforskydning af kurven. I væv med høj metabolisk aktivitet, betyder dette at ilt afgives fra hæmoglobin til vævet. Omvendt vil høj pH, lav pCO2, hypotermi og nedsat koncentration af 2,3-BPG give en venstreforskydning af kurven, så ilt ikke nemt afgives til væv. Det er for eksempel tilfældet ved hypotermi og kulilteforgiftning.

Kuldioxid og protoners indflydelse på hæmoglobins affinitet overfor ilt kaldes for Bohr effekten. Her vil lav pH føre til en nedsat iltaffinitet og afgivelse af ilt til vævene, hvilket er hvad der sker ude i vævene. En anden effekt er Haldane effekten. Denne beskriver hvordan iltstatus påvirker hæmoglobins affinitet overfor kuldioxid. Denne effekt betyder at deoxygeneret blod i lungerne kan binde mere CO2.

Iltbindingskurven er vigtigt at kende til, fordi den kan have betydning i visse kliniske situationer. Ved hypotermi kan perifær SAT se fin ud, men grundet en venstreforskydning af kurven kan der være svær hypoksi, fordi ilt ikke frigives fra hæmoglobin.

På nedenstående kurve kan man se ved hvilke dele af kurven at hæmoglobin har evne til at binde 1-4 iltmolekyler.