目前最古老的具有心臟和血液的生物出現於大約5.2億年前的寒武紀，印跡化石於中國出土，但血液的形成肯定要早於此，而且血液不光有紅色，還有藍色，甚至還有綠色的。

血液系統的構造相當複雜，血液中有多種細胞、細胞因子、蛋白、無機鹽離子，還需要心臟等結構推動血液在血管中迴圈，帶來養分和氧氣，帶走二氧化碳和代謝廢物，當然也需要生物體有能夠製造這些細胞和血液物質的器官，能夠形成這樣複雜系統的生物必然是多細胞生物，而依據化石結構，最早的簡單多細胞生物出現於中元古代延展紀時期，大約12億年前的一種紅藻，有多種分化的細胞聚集在一起組成，多細胞生物不同細胞之間保持著類似於共生的關係，互相配合在自然界生存，它們可能有簡單的消化細胞、支援細胞和表皮細胞，細胞間的聯結不甚緊密，就算將這種多細胞生物切成碎片，不同的部分還是能夠單獨生存，這樣的生物尚不具備血液系統。

1946年澳洲發現了埃迪卡拉動物群，發現了多種動物的化石或者印跡化石，主要是腔腸動物、環節動物、節肢動物，大約形成於6億3500萬年前－5億4200萬年前，這類動物的特點是尚無消化器官和血液迴圈系統，但根據結構特徵，這一時期的動物多身體扁平，使體內各部分充分接近外表面，用液體支援身軀，擴大體表面積，可以在沒有內部器官的情況下進行呼吸和攝取營養。代表物種是狄更遜水母，有研究稱其化石結構中依稀可以看到一些類似於簡單器官的構造，但是這個觀點還沒有被完全接受。但具有在不同組織間運輸物質的功能的蛋白應該已經出現，也就是說具有運輸功能的蛋白要早於血液迴圈系統的出現時間，這一時期的生物曾遍佈全球，中國也發現相應化石群。

接著發生了寒武紀生命大爆發，替代了埃迪卡拉紀的生物，中國的澄江化石群形成於大約5億4200萬年到5億3000萬年前，大量無脊椎動物產生，也是現今幾乎所有動物門出現的時期。中國澄江化石群中的一種被命名為Fuxianhuia protensa的物種是迄今發現的最古老的具有心臟和血液迴圈系統的生物，這是一種節肢動物，化石中具有心血管系統的印跡，血液系統還相對比較簡單，屬於開放式的迴圈系統（上圖），類似於心臟的結構位於該物種的背部，從兩側伸出血管通向眼睛和觸角。而如前所述，具有運輸功能的蛋白的出現時間要早於血液出現時間，第一種具有心臟和血液系統的生物出現於5.2億年前，那血液的形成時間應該在6億年前到5.2億年前，這個範圍還相當粗略。

不同的動物具有不同的血液迴圈系統，人類這樣的血液迴圈系統是閉鎖形式的，血液在血管中流動，以心臟擠壓為動力，靠毛細血管輸送到全身組織細胞，另一種是開放式血液迴圈系統，缺乏管道系統，血液進入充滿組織液的體腔，依靠心臟的擠壓分佈向全身，直接與組織細胞接觸，這樣的血液迴圈系統血流時的阻力還比較大。血液中負責運輸養分和廢物的物質為蛋白，蛋白運輸功能的實現是由於蛋白中結合的不同金屬離子，金屬離子不但協助蛋白質形成獨特的空間構造，也就是形成血紅素等，其中的離子可以透過氧化後者還原反應改變形態，從而引發血紅素的構造變化，成為運輸物質的媒介，紅色的血液含鐵，藍色的血液是由於含銅。

38億年前，地球上形成了有機分子。這些有機分子開始“結合”。幾百萬年後，甚至沒有細胞核的簡單細胞形成了。大約幾百萬年後，帶有細胞核的細胞開始形成。後來，這些細胞開始聚集，變成單細胞個體的群體。隨著時間的推移，這些細胞群變成了多細胞個體，但所有細胞都是平等的。之後，一個有機體中的細胞開始分化成一些功能(例如消化和神經)。

慢慢地，隨著形成這些生物體的細胞開始分化和形成各種組織，更復雜的生物體形成了，這些組織經過數百萬年發展成為越來越複雜的生物體。後來發展出迴圈系統:第一個“簡單”的迴圈系統出現在線蟲中。隨著時間的推移，由於各種進化壓力，其他更復雜的迴圈系統開始產生。

這同樣適用於任何生物體中你能想到的每一種細胞、組織或器官:複雜的生物體是數百萬年來簡單生物體的結果，這些簡單生物體只需一小步就能產生更復雜的生物體。血液迴圈系統也是這個時候產生的，具體時間得專業人士回答。

人類和大多數動物的血液是一種美麗的紅色，但是一些動物的血液在某些情況下是不同的顏色。所有血液的功能是在身體周圍運輸重要物質。然而，動物可能以不同於人類的方式運輸某些物質。

在人類中，氧合血是鮮紅色，脫氧血是深紅色或褐紅色。這種顏色是由於紅細胞中血紅蛋白分子的存在。血紅蛋白是一種呼吸色素。它將氧氣輸送到組織細胞，組織細胞需要化學物質來產生能量。不是紅色的血表明有健康問題。由於異常形式血紅蛋白的積累，人的血液可能變成棕色或綠色。

動物可能有紅色、藍色、綠色、黃色、橙色、紫色或無色的血液。有些像我們一樣有血紅蛋白，有些有不同的呼吸色素，有些根本沒有呼吸色素。然而，所有動物都進化出了輸送氧氣的方法。