肝髒對來自體內和體外的許多非營養性物質如各種藥物、毒物以及體內某些代謝產物，具有生物轉化作用。通過新陳代謝將它們徹底分解或以原形排出體外。這種作用也被稱作“解毒功能”,某些毒物經過生物轉化,可以轉變為無毒或毒性較小,易於排泄的物質;但也有一些物質恰巧相反，毒性增強(如假神經遞質形成)，溶解度降低(如某些磺胺類藥)。肝髒的生物轉化方式很多，一般水溶性物質，常以原形從尿和膽汁排出;脂溶性物質則易在體內積聚，並影響細胞代謝，必須通過肝髒一係列酶係統作用將其滅活，或轉化為水溶性物質，再予排出。肝髒是最主要的藥物代謝器官。

其生物化學反應可分四種形式：

①氧化作用。如乙醇在肝內氧化為乙醛、乙酸，再氧化為二氧化碳和水。這種類型又稱氧化解毒。

②還原作用。某些藥物或毒物如氯黴素、硝基苯等可通過還原作用產生轉化,三氯乙醛在體內還原為三氯乙醇,失去催眠作用。

③水解作用。肝細胞含有多種水解酶，可將多種藥物或毒物如普魯卡因、普魯卡因酰胺等水解。

④結合作用。是肝髒生物轉化的最重要方式，使藥物或毒物與葡萄糖醛酸、乙酰輔酶A(乙酰化)、甘氨酸、3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸(PASA)、穀胱甘肽等結合。

有的學者根據特有的酶係統，將其分為兩型，即相Ⅰ反應(通過氧化、還原、羥化、硫氧化、去胺、去羥化或甲基化等生物化學反應，包括混合功能性氧化酶，有時還能使無毒物質變為有毒，如異煙肼的乙酰化)和相Ⅱ反應(如微粒體的二磷酸尿核苷葡萄糖轉移酶促使某些物質與醛糖酸結合生成醛糖酸鹽，便於從膽汁和尿中排出)。