Bilirubina, substancja żółtopomarańczowa, jest produktem rozkładu hemu, składowej hemoglobiny. Jest ona produkowana głównie w wątrobie i śledzionie, gdzie bilirubina pośrednia łączy się z albuminą, a następnie staje się bilirubiną bezpośrednią przez dodanie reszt kwasu glukuronowego. Następnie jest ona wydalana z wątroby do dróg żółciowych. Produkty przemiany bilirubiny nadają kałowi brązowy kolor, a moczowi żółty. Zwiększone stężenie bilirubiny we krwi powoduje zażółcenie skóry i twardówek, oraz często towarzyszy temu świąd skóry.

Badanie stężenia bilirubiny wymaga jedynie niewielkiej próbki krwi, więc nie ma żadnych przeszkód do jego przeprowadzenia.

• problemy z drogami żółciowymi – na przykład kamica żółciowa (najczęstsza przyczyna), zapalenie dróg żółciowych, nowotwory dróg żółciowych, rak głowy trzustki – te dolegliwości prowadzą do zablokowania przepływu żółci z wątroby do dwunastnicy, co objawia się jako cholestaza.
• rozpad krwinek czerwonych w naczyniach – polega na rozpadzie erytrocytów pod wpływem różnych czynników, takich jak toksyny bakteryjne, konflikty serologiczne lub nieprawidłowa budowa erytrocytów.
• problemy z wątrobą – na przykład marskość wątroby, wirusowe zapalenie wątroby, uszkodzenie wątroby, rak wątroby, zespół Budda i Chiariego, wrodzone hiperbilirubinemie. W wyniku niewydolności wątroby nie jest ona w stanie przetwarzać bilirubiny i usuwać jej do żółci.
• ciąża – wzrost poziomu bilirubiny w ciąży jest nazywany żółtaczką ciężarnych i wynika z zmian hormonalnych w organizmie kobiety w ciąży.
• okres noworodkowy – zwiększone stężenie bilirubiny w tym okresie nazywa się żółtaczką noworodków i wynika z niedojrzałości enzymatycznej wątroby u noworodka.