La bilirrubina se forma en el sistema reticuloendotelial por la degradación de los eritrocitos viejos. El grupo hemo procedente de la hemoglobina y de otras hemoproteínas es eliminado, metabolizado a bilirrubina y transportado al hígado en forma de complejo con la albúmina sérica.

En el hígado, la bilirrubina se solubiliza por conjugación con el ácido glucurónico para ser transportada por el conducto biliar y eliminada por el tracto digestivo. El incremento de los niveles de bilirrubina sin conjugar (indirecta) en el torrente sanguíneo se debe a enfermedades o circunstancias en las cuales, a causa de procesos hemolíticos, se produce más bilirrubina de la que el hígado es capaz de metabolizar.

La inmadurez hepática y otros numerosos trastornos en los que el mecanismo de conjugación de la bilirrubina se encuentra afectado pueden causar aumentos similares de la bilirrubina circulante sin conjugar. La obstrucción del conducto biliar o el daño de la estructura hepatocelular causan un aumento en los niveles tanto de la bilirrubina conjugada (directa) como en los de la bilirrubina sin conjugar (indirecta) en el torrente sanguíneo.