血型實質上是不同的紅細胞表面抗原。紅細胞質膜上的鞘糖脂是AB0血型系統的血型抗原，血型免疫活性特異性的分子基礎是糖鏈的糖基組成。1960年，瓦特金斯（A. Watkins）確定了ABO抗原是糖類，并測定了其結構。A、B、O三種血型抗原的糖鏈結構基本相同，只是糖鏈末端的糖基有所不同。A型血的糖鏈末端為N-乙酰半乳糖胺；B型血為半乳糖；AB型兩種糖基都有，O型血則缺少這兩種糖基。
在ABO抗原的生物合成中三個等位基因ABO及H控制著A、B抗原的形成。ABO抗原的前體是H抗原；A基因編碼一種叫N-乙酰半乳糖胺轉移酶的蛋白質（A 酶），能把H抗原轉化成A抗原；B基因編碼一種叫半乳糖轉移酶的蛋白質（B酶），能把H抗原轉化成B抗原；O基因不能編碼有活性的酶，而只有H抗原。