肝臟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)。肝臟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，必須通過肝臟一系列酶系統作用將其滅活，或轉化為水溶性物質，再予排出。
其生物化學反應可分四種形式：
氧化作用。如乙醇在肝內氧化為乙醚、乙酸，再氧化為二氧化碳和水。這種類型又稱氧化解毒。
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。
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、普魯卡因醯胺等水解。
結合作用。是肝臟生物轉化的最重要方式，使藥物或毒物與葡萄糖醛酸、乙醯輔酶A(乙醯化)、甘氨酸、3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸(PASA)、谷胱甘肽等結合。