概要
約37兆2千億個もある細胞の半数近くを占める配達員。主な仕事は酸素や二酸化炭素の運搬。
本作では血漿(血液の中の液体成分)が擬人化されていないため、本来その役割である栄養の運搬もしている。
個別の名ではなく細胞全体の名称の為、よく出てくるAE3803以外にも大勢の赤血球が存在する。
制服は黒のインナーに赤いジャケットと帽子。ジャケットと帽子はリバーシブルになっており、動脈では明るい色、静脈では濃い色を着ている（女子は制服が短パン）。
仕事の途中でグルコース(ブドウ糖)を摂取している場面があるが、これはブドウ糖がエネルギー源であるため。
※ちなみにそのブドウ糖の形状は様々で某自販機アイスにそっくりなものもあれば、和菓子のようなものが登場する
赤血球のメンバー
AE3803
主人公(ヒロイン)的立ち位置の赤血球。作中で「赤血球」「赤血球ちゃん」と呼びかけられるときは、通常彼女を指す。赤髪と帽子から飛び出たアホ毛が特徴。
身長153cm。
新人ドジっ子かつ方向音痴（そのせいでしょっちゅうリンパ腺に入ろうとして怒られるほか、ニコニコ動画では（文字通りの意味で）「血迷ってる」とコメントされることも）。おまけに、よくトラブルに巻き込まれる。しかし仕事に対する熱意は人一倍あり、最近は少し成長した模様。
肺炎球菌に襲われたことをきっかけに白血球1146番と親しくなり、以降よく彼と一緒に行動している。珍しく白血球を怖がらない赤血球でもあり、返り血塗れでの初対面の時もお礼を伝えていた（流石に少々ドン引きしていたが）。
余談だが、彼女のアホ毛は不吉な時にザワつくらしい。また、赤髪の赤血球は作中彼女のみだったりする。
読み切りである『細胞の話』では、『心根の貧しい人達なんですね』と毒を吐いたり、仲の悪い細胞達＋血小板をリアカーで連れてくると逞しい。
AA5100
CV：遠藤綾
AE3803番の先輩赤血球。よく迷ったり何かとトラブルに巻き込まれたりしている彼女を心配している。アニメでは『先輩赤血球』となっている。
NT4201
CV：石川由依
新人赤血球にしてAE3803番の後輩。出来がよく大抵のことはそつなくこなせる反面、どこか冷めたような性格をしていた。しかしAE3803番の元での新人研修を経て、仕事への熱意が芽生えるように。アニメでは『後輩赤血球』表記
DB5963
輸血によって突如現れた赤血球達のリーダー格。独特な訛りと太い眉毛が特徴の男性。出血性ショックで危機に瀕した体を救うべく、AE3803番達と共に尽力する。元々いた血球達とやたら馴染んでいる。
スピンオフに登場した赤血球
AA2153
スピンオフ作品「はたらく細胞BLACK」の主人公。劣悪な体内環境のため多くの仲間を失いながらも働き続ける。こちらも肺炎球菌に襲われたことをきっかけに白血球と親しくなった。アホ毛の跳ね方がメンタルコンディションによって変わる。
AC1677
2153の唯一生き残った同期の赤血球、あまりの過酷さに心が折れかけるAA2153番を励ましお互いに助け合っていたが...。
