Bilirubina w organizmie powstaje głównie w wyniku przemiany grupy hemowej (pierścienia tetrapirolowego ) cząsteczki hemoglobiny pochodzącej z rozpadłych krwinek czerwonych (także z cytochromów i mioglobiny). Pula bilirubiny całkowitej składa się z bilirubiny wolnej i sprzężonej. Bilirubina wolna transportowna jest we krwi przez albuminy. W wątrobie podlega ona procesowi wiązania z kwasem glukuronowym a następnie, jako rozpuszczalna w wodzie, jest wydalana do dróg żółciowych. Wzrost bilirubiny całkowitej związany jest przede wszystkim z hemolizą wewnątrznaczyniową oraz z żółtaczką.