紅細胞膜中夾雜著3種蛋白質：糖蛋白、簡單蛋白及膜收縮蛋白。紅細胞抗原有些突出在細胞表面，好像伸出在地面上的樹枝，如ABH抗原；有些鑲嵌在細胞膜內，如Rh抗原。抗原與抗體發生特異反應的部分，叫做抗原決定簇。血型抗原決定簇的化學組成，有的已經清楚，但大部分不清楚。有些血型在體液中存在可溶性抗原，叫做血型物質。從人體分離出來的ABH及Lewis血型物質是糖蛋白，即在肽鏈的骨架上連接著一些糖的側鏈，這些糖鏈便是特異性決定簇。ABH及Lewis血型物質的特異性決定簇很相似，只是在糖鏈上個別糖的種類或同一種糖由于存在位置不同，就顯出不同的特異性。比如A與B的抗原特異性，只是在糖鏈上有一個糖不相同，便顯示出不同的特異性。A抗原決定簇在糖鏈的終末端是一個N-乙酰半乳糖胺，而B抗原決定簇在糖鏈的終末端卻是一個D-半乳糖。
　　紅細胞上的ABH抗原決定簇，雖與體液中的抗原決定簇糖鏈結構相同，但連接的骨架不同。紅細胞上的糖鏈是通過神經鞘氨醇與脂肪酸結合在一起，而不是與蛋白質結合在一起，所以紅細胞上的ABH抗原是糖脂而不是糖蛋白。
　　MN·P及I血型的抗原決定簇也是碳水化合物。Rh抗原的決定簇可能是蛋白質，因為紅細胞經硫氫化物、脲素及蛋白酶等物處理后，Rh活性即行消失。
　　有一些血型抗體，如抗IH，抗IA，抗IB，抗IP1等，只與帶有I抗原及另外一個抗原的細胞發生反應，而不與其中只有一個抗原的細胞發生反應。說明這些抗原為復合抗原，在一個分子上具有兩種特異性。
　　Lewis血型抗原實際上是血漿中的抗原，紅細胞上的Lewis抗原是從血漿中吸附來的。I抗原在分泌液中雖有可溶性抗原，但不存在于血漿中。另外有些血型是在血漿中存在可溶性抗原，分泌液中卻不存在。Bg抗原實際是白細胞的抗原，可能從白細胞脫落到血漿中，再從血漿中吸附到紅細胞上，表現為紅細胞的抗原。Chido血型及Rodger血型的抗原與血漿中的補體第四成分（C4）有關。用電泳方法分析人的C4，可以見到3種類型：泳動快的（F）；泳動慢的（S）；快慢兩種成份都有的（FS）。血漿中只有F成份的人，紅細胞上有Rodger抗原。只有S成份的人，紅細胞上有Chido抗原。兩種成份全有的人，紅細胞上也同時具有Chido及Rodger兩種抗原。
　　各種血型抗原在紅細胞上的分布是不同的，有的密集，有的疏松。抗原數目的多少決定了抗原的強弱。用放射性碘標記的兔抗A及抗B血清，檢查人的紅細胞，根據每個細胞上的放射性強度，可推算出每個紅細胞上的抗原數目。
　　各種血型抗原在個體發育不同階段強度是不相同的。新生兒的ABO及Lewis抗原與其相應的抗體之反應較成人細脆弱。不到10厘米的胎兒之紅細胞就能與抗P1血清發生反應，但其反應強度較成人紅細胞弱。新生兒的紅細胞吸收抗I的能力幾乎與成人紅細胞一樣，但凝集反應強度遠較成人紅細胞弱。可是與抗i血清的凝集卻比成人紅細胞強。Yta及Xga抗原在新生兒紅細胞上稍較成人紅細胞弱，而Rh、Kell、Duffy、Jk、MNSs、Di及Do等系統的抗原在出生時已發育完全。Chido血型的抗原在新生兒血漿中可以檢出，但在紅細胞上不能發現。