Heemverbindingen (ook wel als haem geschreven) zijn complexe verbindingen met een centraal ijzerion en een porfyrinemolecuul als ligand. De bekendste verbinding is Fe-protoporfyrine IX, ook wel heem b genoemd of kortweg heem.
Heemverbindingen komen als co-factor (prosthetische groep) voor in eiwitten, die cytochromen genoemd worden, zoals in cytochroom A3, dat heem a bevat.
Ook zijn er heemverbindingen zonder ijzer zoals bij hematoporfyrine en chlorofyl. Bij chlorofyl of bladgroen is het ijzerion vervangen door een magnesium-ion.