當膽紅素隨血液運輸到肝后，由于肝細胞具有極強的攝取膽紅素的能力，故可迅速被肝細胞攝取。肝迅速地選擇性地從血漿攝取膽紅素的能力與下述機制有關。

　　⒈位于血竇表面的肝細胞膜上可能有特異的載體蛋白系統，膽紅素等有機陰離子與膜上載體結合后，即從膜的外表面轉移至內表面，然后進入胞質。當白蛋白-膽紅素復合物通過肝竇壁時，膽紅素與白蛋白解離，只有膽紅素被肝細胞所攝取。

　　⒉肝細胞內有兩種色素受體蛋白即Y蛋白和Z蛋白Y蛋白與膽紅素親和力較高，在肝細胞中含量較大，約占肝細胞漿蛋白的5%，是肝細胞內主要的膽紅素載體蛋白;Z蛋白是另一種膽紅素載體蛋白，對長鏈脂肪酸具有很強的親和力，可能是肝細胞內脂肪酸載體蛋白。Y蛋白與Z蛋白利用其對膽紅素的高親和力，從細胞膜上接受進入胞質的膽紅素，并將它運至內質網。

　　肝細胞對膽紅素的轉化在滑面內質網上進行。在葡萄糖醛酸基轉移酶的催化下，膽紅素被轉化為葡萄糖醛酸膽紅素，膽紅素在肝細胞內經結合轉化后，其理化性質發生了變化，從極性很低的脂溶性的未結合膽紅素變為極性較強的水溶性結合物-葡萄糖醛酸膽紅素，從而不易透過生物膜。這樣既起到解毒作用，又有利于膽紅素從膽道排泄。在肝細胞內，膽紅素通過其丙酸基與葡萄糖醛酸結合，主要生成雙葡萄糖醛酸膽紅素。

　　結合膽紅素被排泄至毛細膽管的過程，有內質網、高爾基復合體、溶酶體等參與，毛細膽管膜上也存在一種以載體為中介的轉運過程，這一過程必須對抗濃度梯度。當肝細胞損傷時，可由于結合型膽紅素的排泄障礙而造成肝細胞淤滯性黃疸。由于肝細胞內有親和力強的膽紅素載體蛋白及葡萄糖醛酸基轉移酶，因而不斷地將膽紅素攝取、結合、轉化及排泄，保證了血漿中的膽紅素不斷地經肝細胞而被清除。