Миоглоби́н, гемопротеин мышц. Связывает и запасает молекулярный кислород (O₂), переносимый гемоглобином крови от лёгких в мышечные клетки. Молекула миоглобина состоит из одной полипептидной цепи (молекулярная масса 16 700) и железопорфиринового комплекса – гема. O₂ обратимо связывается ионом двухвалентного железа в составе гема; по мере необходимости он высвобождается и поступает в митохондрии, где используется в окислительных реакциях, обеспечивающих синтез макроэргических соединений (см. Окислительное фосфорилирование).

У человека высокое содержание миоглобина характерно для сердечной мышцы. Особенно много миоглобина в мышцах морских млекопитающих, способных длительное время находиться под водой, например у дельфинов и тюленей (3,5 и 7,7 % соответственно). Богаты миоглобином также летательные мышцы птиц.

Миоглобин – один из первых белков, для которого в конце 1950-х гг. была установлена пространственная структура (Дж. К. Кендрю).