La bilirubina è un costituente della bile. Deriva dalla distruzione dell'emoglobina, la proteina presente nei globuli rossi, che trasporta l'ossigeno nel sangue. Quando un globulo rosso si deforma per l'invecchiamento o a causa di particolari malattie, è coinvolto in un processo di distruzione avente come prodotto finale la formazione di bilirubina. La birilubina è riversata nel sangue in forma libera legata alla proteina albumina (bilirubina indiretta, valori normali: 0,2 - 0,8 mg|dl) o viene captata dalle cellule del fegato che la legano all'acido glucuronico (bilirubina diretta, valori normali: 0 - 0,2 mg/dl). In questa forma è eliminata con bile, una sostanza che riveste particolare importanza nei processi digestivi (emulsione dei grassi). Una parte sfugge alla captazione effettuata dal fegato ed è eliminata dal rene (urobilinogeno). L'aumento della bilirubina indiretta può essere dovuto ad un eccesso di produzione provocato da vari tipi di anemia (malattie del sangue caratterizzate da grave scarsità di globuli rossi o di emoglobina o di entrambi) come l'anemia emolitica, la talassemia, l'anemia perniciosa, ecc., o ad un difetto di captazione, come si ha ad esempio per l'ittero (colorazione gialla della pelle e degli occhi dovuta all'accumulo di pigmenti biliari nel sangue e nei tessuti) dei neonati. L'aumento della bilirubina diretta, invece, è dovuto per lo più ad alterazioni del flusso della bile, tipiche di epatiti (malattie infiammatorie del fegato), cirrosi epatica (malattia di natura infiammatoria del fegato: si ha un indurimento progressivo del fegato, che diventa incapace di svolgere le sue funzioni principali), calcolosi biliare (presenza di calcoli, ovvero una specie di pietruzze, nella colecisti o nei "canali" attraversati dalla bile) e tumori delle vie biliari (l'insieme dei "canali" attraversati dalla bile).