總膽紅素通常用於評估二類疾病：肝膽疾病及溶血性疾病。

膽紅素起源於紅血球裡的血紅素，當衰老紅血球被破壞後，細胞膜發生變化，網狀內皮細胞可以識別並加以吞噬，其內的血紅素被網狀內皮系統轉變成膽紅素，此時的膽紅素為脂溶性，不溶於水，稱為間接膽紅素。間接膽紅素較為亮黃色，容易透過細胞膜沉積在組織中呈現黃色，並對組織細胞有毒性，尤其是腦細胞。例如新生兒黃疸為間接膽紅素過多，若超過20mg/dl容易傷及腦部。由於間接膽紅素是脂溶性，必須轉變成水溶性形成方可代謝，因此在血流中會和白蛋白或α1球蛋白（以白蛋白為主）結合成複合物。這種結合增加了膽紅素在血漿中的溶解度，便於運輸；同時又限制膽紅素自由透過各種細胞膜，不致對組織細胞產生毒性。這些和蛋白質結合的膽紅素被運送到肝臟，經肝臟攝取及肝內轉換酶（Glucuronyl transferase）作用後，移至分泌細胞，形成水溶性，較暗黃色，對組織細胞無毒性的膽紅素，稱為直接膽紅素。隨後和其他膽汁成分一起分泌到膽小管，儲存在膽囊。