Het portaal veneuze systeem is verantwoordelijk voor het leiden van bloed van delen van het maagdarmkanaal naar de lever. Stoffen die in de dunne darm worden opgenomen, gaan eerst naar de lever voor verwerking voordat ze verder gaan naar het hart. Niet het hele maagdarmkanaal maakt deel uit van dit systeem. Het systeem strekt zich uit van ongeveer het onderste deel van de slokdarm tot het bovenste deel van het anale kanaal. Het omvat ook veneuze drainage uit de milt en pancreas.

Het evolutionaire doel van first-pass-metabolisme, waarbij stoffen die uit voedsel in de darmen worden opgenomen, door de lever gaan voordat ze in de systemische circulatie terechtkomen, is om de lever te gebruiken als een schild (een eerste verdedigingslinie) tussen (a) het voedsel, zijn toxines (wat ze ook mogen zijn), en zijn metabolische tussenproducten / metabolieten (zoals ammoniak) en (b) de rest van de lichaamsweefsels, inclusief de hersenen.De noodzaak van een dergelijk systeem wordt aangetoond door wat er gebeurt wanneer het systeem kapot gaat, zoals blijkt wanneer gevorderde leverfibrose bij cirrose leidt tot hepatische encefalopathie in de hersenen doordat het bloed wordt geladen met ammoniak en andere stoffen die niet bevorderlijk zijn voor hersenfunctie.

De bloedstroom naar de lever is uniek omdat het zowel zuurstofrijk als (gedeeltelijk) zuurstofarm bloed ontvangt. Als gevolg hiervan zijn de partiële gasdruk van zuurstof (pO2) en de perfusiedruk van portaalbloed lager dan in andere organen o f het lichaam. Bloed stroomt van takken van de poortader door holtes tussen “platen” van hepatocyten, sinusoïden genaamd. Bloed stroomt ook uit takken van de leverslagader en mengt zich in de sinusoïden om de hepatocyten van zuurstof te voorzien. Dit mengsel sijpelt door de sinusoïden en verzamelt zich in een centrale ader die uitmondt in de leverader. De leverader wordt vervolgens afgevoerd naar de inferieure vena cava.

De leverslagader levert 30 tot 40% van de zuurstof aan de lever, terwijl hij slechts 25% van de totale leverbloedstroom voor zijn rekening neemt. De rest komt van het gedeeltelijk zuurstofarme bloed uit de poortader. De lever verbruikt in rust ongeveer 20% van de totale lichaamszuurstof. Dat is de reden waarom de totale leverbloedstroom vrij hoog is, ongeveer 1 liter per minuut en tot twee liter per minuut. Dat is gemiddeld een kwart van het gemiddelde hartminuutvolume in rust.