Postoji više od jednog gena za hemoglobin: kod ljudi, hemoglobin A (glavni oblik hemoglobina prisutan kod odraslih) je kodiran genima, HBA1, HBA2 i HBB. Podjedinicu hemoglobina alfa 1 i alfa 2 kodiraju geni HBA1 i HBA2, koji se nalaze na kromosomu 16 i blizu su jedan drugom. Podjedinicu hemoglobina beta kodira HBB gen koji se nalazi na kromosomu 11. Aminokiselinske sekvence globinskih proteina u hemoglobinima obično se razlikuju među vrstama. Te razlike rastu s evolucijskom udaljenosti između vrsta. Na primjer, najčešći slijedovi hemoglobina kod ljudi, bonoba i čimpanza potpuno su identični, bez čak i jedne aminokiselinske razlike u alfa ili beta globinskim proteinskim lancima.