Bir taşıma sistemi olarak yararlı olması için, kan dolaşımının doku ara sıvısına ve hücrelere içerdiği maddeleri nakledebilmesi gerekir. En ince damarcıkların çeperi küçük moleküllere karşı geçirgendir. Kanın kendi yuvarları ve kanın önemli yapı taşları olan protein molekülleri çok büyüktürler ve genellikle kılcal damar çeperlerinden geçemezler. Küçük moleküllerden oluşan eriyikler ve su, kılcal damar çeperlerinden rahatça geçebilirler. Ayrıca basınç değişiklerine bağlı olarak eriyikler çoğunlukla kan damarlarından dokulara doğru süzülürler. Nitekim şeker molekülleri kanda yüksek, doku sıvısında yetersiz bir düzeyde olduğunda, bazı şeker molekülleri otomatik olarak damar çeperinden doku ara sıvısına doğru geçeceklerdir. Bu olay difüzyon adını alır; bitkilerde ve cansız maddelerde de görülebilen, yaşamsal öneme sahip bir olaydır. Meydana geldiği tabaka ne kadar ince ve geniş yüzeyli olursa, difüzyon o kadar hızlı olur. İnsanlarda difüzyonun meydana geldiği en önemli yüzeyler akciğerler, bağırsaklar (yiyecek özünden beden için yararlı besinler emilir), kılcal damar çeperleri ve hücre zarlarıdır. Kılcal damar çeperlerinden ve zarlarından difüzyon yoluyla besinler ve oksijen hücrelere girerken, yapım ve yıkım ürünleri kana geçerler. Su nakli bazen difüzyonla bazen de osmoz ve basınç yoluyla olur.

İnsanlarda dolaşım, büyük dolaşım ve akciğer dolaşımı olmak üzere iki sistemden oluşur. Büyük dolaşım kanı kalpten bedenin tüm kısımlarına ve organlara ileten damarları içerir ve sol karıncıktan başlayarak sağ kulakçıkta sonlanır. Daha küçük olan akciğer dolaşımı sağ karıncık ile sol kulakçık arasındadır ve kalp ile akciğer arasında bulunan tüm damadan kapsar.

Her iki dolaşım sistemi de atardamarları, toplardamarları ve bunların arasında bulunan en ince damarcıkları, kılcal damarları kapsar. Madde alışverişinin meydana geldiği yer kılcal damarlardır ve kılcal damarlar tüm beden hücreleriyle sıkı ilişki içindedirler. Atardamarlar kanı kalpten bedene taşırlar ve her kalp vurumu sırasında dolarlar. Bedendeki en büyük atardamar aort'tur.

Toplardamarlar kanı kalbe geri getiren damarlardır. Kan atardamarlardaki basınçtan dolayı atardamarlardan toplardamarlara dolar ve bu yoldan yeniden kalbe döner. Yaygın bir düşünce atardamarlar ile toplardamarların farkının, kapsadıkları oksijen miktarı olduğudur, oysa gerçek bu değildir. Aradaki fark basınç farkıdır (atardamarlarda basınç daha yüksektir). Atardamar kanı yalnızca akciğer dolaşımı sırasında oksijenden zengindir. Kan, akciğer dolaşımı yoluyla oksijene gereksinme duyan beden dokularına taşınır. Oksijenini dokulara nakleden kan dokulardan, oksijenden fakir olarak toplardamarlar yoluyla kalbe geri döner. Bu kan kalpte akciğer dolaşımına katılır. Kalp bu kanı akciğer atardamarına iletir. Akciğer dokusundaki kılcal damarlarda oksijenlenen ve akciğer dokusundaki kılcal damarlarda oksijenlenen ve akciğer toplardamarları yoluyla kalbe gelen oksijenden zengin kan, büyük dolaşımını yapmaya başlar. Akciğerler oksijenli kanı akciğer dolaşımının yan dallarından alırlar. Buna benzer çift dolaşımlı sistemler hipofız bezi ve daha da belirgin olarak karaciğerde görülür. Karaciğerde bulunan kapı toplardamarı besinlerin alınması gereken kanı bağırsaklardan taşır. Karaciğer kendi oksijenini ayrı bir atardamar yoluyla alır. Yeterli oksijen alamayan dokular ölür (enfarktüs). Bir atardamarın emboli veya tromboz ile tıkanması bu atardamarın beslediği dokuların canlılığını tehlikeye sokar. Bununla birlikte kollateral kan akımı, sayısız kan dalları ve enine bağlantılarıyla gereken kanı sağlayabilir. Beynin alt kısmında bulunan ve enine bağlantılarıyla gereken kanı sağlayabilir. Beynin alt kısmında bulunan ve damarların bir çokgen biçiminde oluşturdukları Willis poligonu da önemli bir dolaşım sistemidir. Büyük atardamarlar arasındaki enine bağlantılardan meydana gelir. Enfarktüse uğrayabilecek organlar tek atardamarla beslenenlerdir; örneğin akciğerler, kalbin kas tabakası, beynin ve böbreğin bazı kısımları. Toplardamar sistemi kollateral (yan dallar) damarlar bakımından hayli zengindir. Dolayısıyla bir toplardamar bir bölgede tıkanırsa, kan başka bir toplardamar yoluyla taşınabilir.

Bütün kan damarlarının iç yüzeyi endotel adı verilen tek kat hücreli bir tabaka ile döşelidir. Kılcal damarlar yalnızca endotelden oluşurlar. Büyük damarlarda endotelden başka bağ ve kas dokusu tabakaları da bulunur. Büyük atardamarların bağ dokusu çok elastiktir. Kalp büyük bir güçle kasılarak kanı atardamarlara pompalar ve elastik olan atardamar çeperleri bu basınçla gerilir. Sonuçta damar çeperleri bu basıncı kan üzerine uygular (kan basıncı, tansiyon) ve kan ileriye doğru itilmiş olur. Zaten kalbe geri dönüş yolu bir kapak tarafından kapatılmıştır. İtici gücün devam etmesi sonucu, damar çeperi daha da gerginleşir ve atardamarlar boyunca basınç dalgalar halinde yayılır. Bu dalgalar (nabız dalgaları) bedenin sert bölgelerinde cilde yakın bulunan atardamarlarda duyulabilir, örneğin diz boşluklarında, kasık ve şakak gibi yerlerde. Yine de nabız dalgalarının en belirgin duyulduğu yer el bileğidir. Daha küçük atardamarlarda, kas dokusu önemli bir rol oynar (müsküler atardamarlar). Damarlar, daralıp genişleyebilme yetenekleri sayesinde organlara taşınan kan miktarını ayarlayabilirler.

Yürüme sırasında, bacak kaslarını besleyen damarlar genişlerken bağırsakları besleyenler daralırlar. Daha küçük olan atardamarların (arteriyol) çeperleri yalnızca tek bir kas tabakasından oluşur ve bu damarlar oldukça dardırlar. Bunun sonucu olarak kan akımına karşı direnç gösterirler. Atardamarlardaki bu çevresel direnç, kan basıncı ayarlanmasında çok önemli bir rol oynayan damar kas tabakasının daralıp genişleyebilme yeteneği sayesinde düzenlenebilir. Kılcal damarlar düzeyinde kan basıncı önemli ölçüde düşer, zira kılcal damarların toplam sayısı arteriyollerden fazladır. Arteriyollerden gelen kan daha geniş alana yayılacağından basıncı düşer. Kılcal damarlar, kendi aralarında bağlar oluştururlar. Küçük toplardamarlarda (venül) kan basıncı daha da düşüktür.

Toplardamarların çeperleri atardamarlarınkinden daha zayıftır ve eğer bazı kapaklar ile bölümlere ayrılmamış olsalardı toplardamarlar kanı kalbe kadar zor çıkarırlardı. Büyük toplardamarlar kas tabakası içinde atardamarlarla yan yana bulunurlar ve atardamarlardaki genişlemeler ve kas hareketleri (kas pompası) toplardamarlardaki kanın bir bölmeden diğerine doğru itilmesini sağlarlar. Normal olarak, çapı giderek küçülen atardamarlar kılcal damarlar olarak sonlanırlar ve bu noktada toplardamarlar ile birleşirler. Ancak, bedenin bazı bölgelerinde bir damara iki kılcal damar şebekesi tekabül eder. Bunun en iyi örneği bağırsaktaki kılcal damarlardan kaynaklanan ve karaciğerde yeni bir kılcal damar şebekesi oluşturan kapı toplardamarlarıdır.