胆红素在以胆红素-白蛋白为主要形式随血液循环到肝脏后，胆红素与白蛋白解离，并迅速被肝细胞摄取。肝细胞对胆红素有很强的亲和力，这是由于肝细胞膜表面有结合胆红素的特异受体，可对胆红素主动摄取，而且肝细胞内含有Y蛋白和Z蛋白两种载体蛋白，可以特异地结合包括胆红素在内的有机阴离子并主动将其摄入细胞内。肝细胞对胆红素的摄取作用是一个耗能的可逆过程，因此当胆红素生成过多超过肝细胞的处理能力，或者肝细胞处理胆红素的能力下降时，已经透入肝细胞的胆红素便可以返流入血，使血液中胆红素升高。有研究显示成年雌性大鼠由于雌激素的作用，肝对胆红素的摄取效率明显高于雄性，这可能是女性血浆胆红素浓度低于男性的原因。