La sangre venosa es sangre desoxigenada que viaja por los vasos sanguíneos periféricos a través del sistema venoso hacia la aurícula derecha del corazón. Luego, el ventrículo derecho bombea esta sangre desoxigenada a los pulmones a través de la arteria pulmonar, que se divide en dos ramas, izquierda y derecha, a los pulmones respectivos. La sangre se oxigena en los pulmones y regresa a la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares. 
La sangre venosa es típicamente más fría que la sangre arterial,[1]​ y tiene un menor contenido de oxígeno y pH. También tiene concentraciones más bajas de glucosa y otros nutrientes, y tiene concentraciones más altas de urea y otros productos de desecho. La diferencia en el contenido de oxígeno de la sangre arterial y venosa se conoce como la diferencia de oxígeno arteriovenoso.[2]​ 
La mayoría de las pruebas de laboratorio médico se realizan en sangre venosa, con la excepción de las gasometrías arteriales. La sangre venosa se obtiene para análisis de laboratorio mediante venopunción, o mediante punción digital para pequeñas cantidades.