La principale fonction digestive de la bile est de favoriser la dispersion et la digestion des graisses dans la lumière de l’intestin grêle. La bile se forme initialement dans l’hépatocyte (cellule du foie), et le taux de formation dépend principalement de la vitesse à laquelle les acides biliaires sont sécrétés dans les canaux biliaires, ou canalicules. Une partie du flux biliaire, cependant, est liée à des facteurs autres que la sécrétion d’acides biliaires ; en particulier, il semble dépendre de la sécrétion de sodium par l’hépatocyte et est aussi partiellement régi par l’action d’hormones intestinales telles que la sécrétine, la cholécystokinine (CCK) et la gastrine. Le pool total d’acides biliaires mesure à tout moment environ 3 grammes (environ 0,1 once), dont la quasi-totalité est contenue au repos dans la vésicule biliaire. Lors de son passage dans les voies biliaires, la bile hépatique est concentrée jusqu’à un dixième de son volume initial par la réabsorption sélective d’eau, de chlorure et de bicarbonate. Ce processus de concentration a lieu en grande partie dans la vésicule biliaire et, par conséquent, la bile provenant de cet organe est beaucoup plus épaisse en densité et plus foncée en couleur (en raison de la concentration des pigments) que la bile sortant du foie. La distension du duodénum, notamment par un repas contenant des graisses, provoque la sécrétion de CCK, une hormone qui entraîne des contractions de la couche musculaire de la paroi de la vésicule biliaire.
A part les ions inorganiques (sodium, potassium, calcium, magnésium, chlorure et bicarbonate), la bile contient des protéines et de la bilirubine ; cette dernière est responsable de sa couleur dorée dans les solutions diluées et ambrée foncée dans les concentrés. Elle est toutefois plus riche en acides biliaires (dérivés du cholestérol dans l’hépatocyte), en phospholipides (principalement la phosphatidylcholine ou lécithine) et en cholestérol. Le cholestérol est un stérol à quatre anneaux qui est absorbé par l’alimentation ou synthétisé par le foie et la muqueuse intestinale. Normalement non soluble dans les sécrétions aqueuses, le cholestérol est transporté en solution colloïdale dans la bile sous forme d’agrégats mixtes de complexes contenant des acides biliaires et de la lécithine. En l’absence de quantités suffisantes de lécithine et d’acides biliaires, le cholestérol se cristallise. Le foie synthétise deux types d’acides biliaires primaires à partir du cholestérol, appelés acide chénodésoxycholique et acide cholique. Dans la partie inférieure de l’intestin, une action bactérienne élimine un des groupes hydroxyle (déshydroxylation) de l’acide cholique, le transformant en acide désoxycholique. Cet acide biliaire secondaire apparaît dans la bile car il est absorbé par l’intestin et recirculé vers le foie. L’acide chénodésoxycholique est également déshydroxylé dans l’intestin, se transformant en acide lithocholique, dont une petite quantité est également réabsorbée et apparaît dans la bile normale.