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 diretta 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).