L'eme è costituito da quattro anelli, interni all'emoglobina, pirrolici legati tra loro da ponti metinici (-CH=) formando un anello tetrapirrolico. A questa struttura sono legati quattro gruppi metilici (-CH3), due vinilici (CH2=CH-) e due propionici (-CH2-CH2-COO-). L'atomo di ferro viene legato alla fine ai quattro atomi di azoto disposti al centro dell'anello. Il ferro a sua volta può formare altri due legami, uno su ciascun lato dell'eme (chiamati "quinta" e "sesta posizione di coordinazione"). Nell'emoglobina e nella mioglobina la quinta posizione è occupata da una istidina.