Sangue arterial é o sangue rico em oxigênio. O sangue arterial circula pelas veias pulmonares e pelas artérias sistêmicas. O termo sangue arterial não significa sangue que circula nas artérias, mas sim sangue rico em oxigênio. O sangue que circula nas artérias pulmonares é denominado venosos, pobre em oxigênio e rico em dióxido de carbono.

A maior quantidade de oxigênio muda as características físicas deste tipo, passando o mesmo de uma tonalidade arroxeada para vermelho vivo, modificando levemente o pH.^{[carece de fontes?]}

O sangue arterial segue a parte venosa da pequena circulação até atingir, no coração, o átrio esquerdo, o ventrículo esquerdo, as artérias, arteríolas e capilares sistêmicos. Nestes últimos, o oxigênio do sangue arterial, por difusão, passa às células do organismo. Somente os capilares fazem essa troca com as células, as artérias e arteríolas são muito espessas para tal difusão.

O oxigênio é utilizado pelas células para tornar mais eficiente o processo de obtenção da energia química acumulada nas moléculas. Durante a Hematose, onde o O2 é transformado em CO2, o sangue arterial é transformado em sangue venoso