Le fer est présent dans toutes les cellules de l'organisme et il est nécessaire à toute forme de vie. Chez les mammifères, il est véhiculé dans le plasma lié à la transferrine et majoritairement utilisé par les précurseurs érythropoïétiques de la moelle osseuse, qui expriment massivement le récepteur de la transferrine. Le renouvellement du fer dans l'organisme est assuré d'une part par l'absorption intestinale au niveau des entérocytes duodénaux et surtout par le recyclage du fer héminique par les macrophages tissulaires, à la suite de la phagocytose des globules rouges sénescents. Les flux du fer sont assurés par des transporteurs du Fe(II) à travers les membranes cellulaires et par des enzymes qui assurent son oxydation en Fe(III) pour se fixer sur la transferrine. L'absorption intestinale et le recyclage du fer sont contrôlés négativement par l'hepcidine, peptide circulant synthétisé majoritairement par le foie. L'expression de l'hepcidine est stimulée par la surcharge en fer et l'inflammation, inhibée par la carence en fer et par toutes les situations qui stimulent l'érythropoïèse. L'hepcidine est exprimée aussi dans de nombreux autres organes, quoique à un niveau beaucoup plus faible. Elle pourrait y jouer un rôle local d'homéostasie tissulaire en fer ou de défense antibactérienne. La carence en fer prolongée conduit dans les formes les plus sévères à une anémie microcytaire. Quelques formes rares d'anémie microcytaire génétique sont décrites. Les principales causes de surcharge en fer sont l'hémochromatose génétique (traitée par saignées) et les surcharges martiales post-transfusionnelles (traitées par chélateurs du fer). Les deux types de surcharge entraînent une augmentation dans le plasma du fer toxique non lié à la transferrine, transporté dans le cœur par des canaux calciques et dans le foie par le transporteur ZIP14. L'intoxication martiale peut se manifester par une mort cellulaire dépendante du fer, la ferroptose.