Myoglobin, et protein, der findes i muskelcellerne hos dyr. Det fungerer som en iltopbevaringsenhed, der giver ilt til arbejdsmusklerne. Dykning pattedyr såsom sæler og hvaler er i stand til at forblive nedsænket i lange perioder, fordi de har større mængder af myoglobin i deres muskler end andre dyr gør.
Der er en tæt kemisk lighed mellem myoglobin og hæmoglobin, det iltbindende protein af røde blodlegemer. Begge proteiner indeholder en molekylær bestanddel kaldet hæm, som gør det muligt for dem at kombinere reversibelt med ilt., Heme-gruppen, der indeholder jern, giver proteinerne en rødbrun farve. Bindingen mellem ilt og hæmoglobin er mere kompleks end mellem ilt og myoglobin og tegner sig for den dobbelte evne hæmoglobin har til at transportere ilt samt at opbevare det.
Ved kontakt med venøst blod kombineres ilt lettere med myoglobin end med hæmoglobin, hvilket favoriserer overførsel af ilt fra blod til muskelceller. Således tilvejebringes det ilt, som arbejdsmusklen kræver til de energiproducerende biokemiske reaktioner.,
Myoglobin er opnået i ren krystallinsk form fra mange kilder. Det har en molekylvægt på 16.700, ca. en fjerdedel af hæmoglobin. Selvom heme-delen af alle myoglobiner er den samme, varierer proteindelene betydeligt mellem arter.
Myoglobin har været af stor betydning for udredningen af proteinstruktur. I 1962 blev en del af Nobelprisen for Kemi tildelt John C., Kendre.til arbejde, udnytte teknikken med røntgendiffraktion, der tillod opførelsen af en tredimensionel model af krystallinsk sperm-hval myoglobin.