三价铁离子在正常情况下，以化合态存在于人体内的血红蛋白中，这种状态下的三价铁不会破坏人体内部的渗透压平衡，也不会使蛋白质变性，因此不会对人体造成伤害。不过，如果单独大量摄入三价铁离子，可能会导致人体内部环境失衡，甚至引发毒性反应。
通常情况下，血红蛋白中的铁元素是以二价铁的形式存在，这种状态的铁能够有效地进行氧气的运输。但是，当血红蛋白中的二价铁氧化成三价铁时，血红蛋白将无法继续执行其氧气运输的功能，导致血液呈现巧克力色。在正常健康个体中，红细胞内仅有极少量的血红蛋白会氧化成高铁血红蛋白，这一比例一般不超过血红蛋白总量的2%。
人体内存在多种还原物质，可以将高铁血红蛋白还原为正常的血红蛋白，以维持血红蛋白的功能。这些还原物质包括维生素C、谷胱甘肽以及一些酶类，其中DPNH高铁血红蛋白还原酶的作用最为显著。当高铁血红蛋白的含量上升至15%以上时，可能会出现青紫色的症状。
值得注意的是，高铁血红蛋白在分光镜波长632nm处会显示出黑色的吸收光带，而当加入2～3滴5%的氰化钾后，这种光带会消失。这一现象可以作为高铁血红蛋白含量过高的检测依据。
