碳酸氢根在生理学上也有很重要的作用，血液中含有碳酸-碳酸氢根组成的缓冲溶液，以抵御大幅度的pH值变化，为酶等生物分子维持适宜的酸碱度。
碳酸氢根离子的结构。碳酸氢根为平面结构，碳位于中心，与三个氧原子键连。它是碳酸的共轭碱，也是碳酸根离子的共轭酸。水溶液中存在下列平衡，碳酸氢根既可发生电离生成水合氢离子，也会水解出氢氧根离子，水解程度大于电离，因此水溶液呈弱碱性。[1]
碳酸氢盐分为标准碳酸氢盐和实际碳酸氢盐，标准碳酸氢盐（standard bicarbonate，SB）是指全血标本在标准条件下（即在38℃和血红蛋白完全氧合的条件下），用PaCO2，为40mmHg的气体平衡后所测得的血浆HCO3-浓度。由于标准化后排除了呼吸因素的影响，故SB是仅反映代谢因素的指标，正常值为22~27mmol/L，平均为24mmol/L。SB在代谢性酸中毒时下降，代谢性碱中毒时升高；在慢性呼吸性酸中毒或碱中毒时，经肾脏代偿后也可继发性增高或降低。
实际碳酸氢盐（actual bicarbonate，AB）是指隔绝空气的全血标本，在实际PaCO2，和实际血氧饱和度的条件下测得的血浆HCO3-浓度。AB受呼吸和代谢两个因素影响，正常情况下AB= SB，AB和SB均降低表明有代谢性酸中毒，AB和SB均升高表明有代谢性碱中毒。AB和SB的差值反映呼吸性因素对酸碱平衡紊乱的影响，AB>SB表明有CO蓄积，见于呼吸性酸中毒或代偿后的代谢性碱中毒；AB 碳酸氢钠 碳酸氢钾 碳酸氢钙 碳酸氢铵 碳酸氢盐的主要性质是它的溶解性、水解性和热稳定性。 碱金属和铵的碳酸盐易溶于水，其他金属的碳酸盐难溶于水。碳酸氢盐的溶解性有两种情况：①难溶性碳酸盐对应的碳酸氢盐都有较大的溶解度，如碳酸钙与碳酸氢钙；②易溶的碳酸盐对应的碳酸氢盐都有相对较低的溶解度，如碳酸钠与碳酸氢钠。 由于多数碳酸盐的溶解度小，自然界中存在许多碳酸盐矿石，如大理石、石灰石、方解石、珍珠、珊瑚、贝壳等主要成分是碳酸钙。白云石、菱镁矿主要含有碳酸镁。 自然界中不断进行着碳酸钙与碳酸氢钙的转化。空气中的二氧化碳溶于水后和碳酸钙发生作用，生成碳酸氢钙进入天然水中；而天然水中的碳酸氢钙经自然分解或人工加热又析出碳酸钙。这是碳酸盐在自然界中分布广泛的重要原因，也是钟乳石、石笋的形成和暂时硬水软化的基本原理。[3] 碳酸盐和碳酸氢盐在水溶液中水解都显碱性。由于碳酸盐的水解作用产生碳酸根，碳酸氢根，氢氧根离子，当其他金属离子（碱金属离子和铵离子除外）遇到可溶性碳酸盐溶液时，会生成3种不同的沉淀：碳酸盐、碱式碳酸盐或氢氧化物。究竟生成哪一种沉淀取决于反应物、生成物的性质和反应条件。一般地，氢氧化物碱性较强的金属离子可沉淀为碳酸盐；氢氧化物碱性较弱的金属离子可沉淀为碱式碳酸盐；强水解性的金属离子（特别是两性的）可沉淀为氢氧化物。[3]