Прямой билирубин представляет собой фракцию общего билирубина, образующуюся в результате конъюгации свободного билирубина в печени. Это комбинация свободного билирубина с глюкуроновой кислотой. Хорошо растворяется в воде, проникает в ткани, малотоксичен. Прямой билирубин реагирует непосредственно с диазореагентом, поэтому его называют «прямым» билирубином.

Синтезируется в печени, большая часть попадает в тонкий кишечник с желчью. Здесь глюкуроновая кислота отделяется от билирубина и превращается в уробилин. В качестве промежуточных продуктов образуются мезобилирубин и мезобилиноген. Кишечные бактерии превращают мезобилирубин в стеркобилиноген. Определенная часть стеркобилиногена всасывается в кровь и выводится через почки. Основная часть превращается в стеркобилин и выводится с калом.

Небольшое количество прямого билирубина переходит из клеток печени в кровь. При гипербилирубинемии прямой билирубин накапливается в эластических тканях, глазных яблоках, слизистых оболочках и коже.