整个分子卷为嵴瓦状的刚性折叠结构，极性基团隐藏于分子内部，无法与水分子形成氢键而溶于水中。因此胆红素是非极性的脂溶性物质，难溶于水，但对血浆白蛋白具有很高的亲和力。胆红素在离开巨噬细胞之后，在血液中主要是与白蛋白结合而运输。它的两个环间碳-碳双键有顺反异构，由于它是环状四吡咯血红素的代谢产物，因此由血红素代谢直接生成的是胆红素的（4"Z",15"Z"）-异构体。这个异构体在受波长为420－440nm的光照射下会异构化为一系列产物，包括右边信息框中所示的（4"E",15"E"）-异构体、以及胆红素的（4"