Peristiwa pengikatan oksigen oleh hemoglobin melalui ikatan kovalen koordinasi dapat dikaitkan dengan teori asam-basa Lewis. Teori asam-basa Lewis menyatakan bahwa asam adalah suatu senyawa yang mampu mendonorkan pasangan elektron kepada akseptor elektron, sedangkan basa adalah suatu senyawa yang mampu menerima pasangan elektron dari donatur elektron.

Dalam pengikatan oksigen oleh hemoglobin, oksigen yang terdapat dalam udara dianggap sebagai asam karena mampu mendonorkan pasangan elektron bebasnya (PEB) kepada Fe dalam hemoglobin sebagai akseptor elektron. Dengan demikian, Fe dalam hemoglobin dianggap sebagai basa karena mampu menerima pasangan elektron dari oksigen. Setelah pasangan elektron terdonorkan, terbentuklah ikatan kovalen koordinasi yang menghubungkan oksigen dengan Fe dalam hemoglobin, sehingga terbentuklah oksihemoglobin (HbO2).

Sebagai tambahan, peristiwa pengikatan oksigen oleh hemoglobin juga dapat dikaitkan dengan teori asam-basa Bronsted-Lowry. Teori asam-basa Bronsted-Lowry menyatakan bahwa asam adalah suatu senyawa yang mampu mengeluarkan proton (H+), sedangkan basa adalah suatu senyawa yang mampu menerima proton. Dalam pengikatan oksigen oleh hemoglobin, oksigen yang terdapat dalam udara dianggap sebagai asam karena mampu mengeluarkan protonnya kepada Fe dalam hemoglobin sebagai akseptor proton. Dengan demikian, Fe dalam hemoglobin dianggap sebagai basa karena mampu menerima proton dari oksigen.