Plasma indeholder 6-8 procent proteiner. En kritisk gruppe er koagulationsproteinerne og deres hæmmere, syntetiseret primært i leveren. Når blodkoagulation aktiveres, omdannes fibrinogen, der cirkulerer i blodet, til fibrin, hvilket igen hjælper med at danne en stabil blodprop på stedet for vaskulær forstyrrelse. Koagulationsinhibitorproteiner hjælper med at forhindre unormal koagulation (hyperkoagulerbarhed) og til at løse blodpropper, efter at de er dannet. Når plasma får lov til at størkne, omdannes fibrinogen til fibrin og fanger de cellulære elementer i blodet. Den resulterende væske, uden celler og fibrinogen, kaldes serum. Biokemisk test af plasma og serum er en vigtig del af moderne klinisk diagnose og behandlingsovervågning. Høje eller lave koncentrationer af glukose i plasma eller serum hjælper med at bekræfte alvorlige lidelser som diabetes mellitus og hypoglykæmi. Stoffer, der udskilles i plasmaet af kræft, kan indikere en okkult malignitet; for eksempel kan en øget koncentration af prostata-specifikt antigen (PSA) hos en middelaldrende asymptomatisk mand indikere udiagnosticeret prostatacancer.

serumalbumin, et andet protein syntetiseret af leveren, udgør cirka 60 procent af alle plasmaproteinerne. Det er meget vigtigt at opretholde osmotisk tryk i blodkarrene; det er også et vigtigt bærerprotein for en række stoffer, herunder hormoner. Andre proteiner kaldet alfa-og beta-globuliner transporterer lipider såsom kolesterol såvel som steroidhormoner, sukker og jern.

gammaglobulinerne eller immunoglobulinerne er en vigtig klasse af proteiner, der udskilles af B-lymfocytter i immunsystemet. De omfatter det meste af kroppens forsyning af beskyttende antistoffer produceret som reaktion på specifikke virale eller bakterielle antigener. Cytokiner er proteiner syntetiseret af celler fra forskellige organer og af celler, der findes i immunsystemet og knoglemarven for at opretholde normal dannelse af blodlegemer (hæmatopoiesis) og regulere betændelse. For eksempel stimulerer et cytokin kaldet erythropoietin, syntetiseret af specialiserede nyreceller, knoglemarvblodprogenitorceller til at producere røde blodlegemer. Andre cytokiner stimulerer produktionen af hvide blodlegemer og blodplader. Et andet proteinsystem i plasmaet, kaldet komplement, er vigtigt for at formidle passende immun-og inflammatoriske reaktioner på en række infektiøse midler.

elektrolytterne og syrebasesystemet, der findes i plasmaet, er fint reguleret. For eksempel er kalium normalt til stede i plasma i en koncentration på kun 4 milliækvivalenter pr.liter. En lille stigning i plasmakalium (til 6-7 milliækvivalenter pr.liter) kan resultere i død. Ligeledes skal natrium -, chlorid -, bicarbonat -, calcium-og magnesiumniveauer i plasmaet opretholdes nøjagtigt inden for et snævert interval. Mindre molekyler såsom natrium, kalium, glukose og calcium er primært ansvarlige for koncentrationen af opløste partikler i plasmaet. Imidlertid er det koncentrationen af meget større proteiner (især albumin) på hver side af semipermeable membraner, såsom endotelcellerne, der forer kapillærerne, der skaber afgørende trykgradienter, der er nødvendige for at opretholde den korrekte mængde vand i det intravaskulære rum og derfor for at regulere volumenet af cirkulerende blod. Så for eksempel kan patienter, der har nedsat nyrefunktion eller lave plasmaproteinkoncentrationer (især lavt albumin), udvikle en migration af vand fra det vaskulære rum ind i vævsrummet, hvilket forårsager ødemer (hævelse) og overbelastning i ekstremiteterne og vitale organer, herunder lungerne.