Homeostaza kolesterola je svaki mehanizam koji doprinosi procesu održavanja uravnoteženog unutarnjeg stanja kolesterola u živom organizmu. Kolesterol, esencijalna biološka molekula u ljudskom tjelesnom sustavu, obavlja različite fiziološke funkcije kao što je djelovanje kao prekursor za proizvodnju žučnih kiselina, vitamina D i steroidnih hormona. Također funkcionira kao kritični strukturni element u staničnoj membrani svake stanice prisutne u tijelu. Unatoč korisnim i potrebnim funkcijama kolesterola, poremećaj homeostaze kolesterola može uzrokovati povećani rizik od srčanih bolesti, kao i poremećaj drugih homeostatskih povratnih sustava povezanih s metabolizmom kolesterola. Jedna od najosnovnijih sistemskih disfunkcija neravnoteže kolesterola može se vidjeti unutar stanične membrane jer polarni omjer lipida i kolesterola utječe na mobilnost proteina i propusnost same membrane.
Kao i svi lipidi koji se nalaze u ljudskom tijelu, kolesterol je netopiv u tekućem dijelu krvi, odnosno krvnoj plazmi, pa se mora prenositi proteinskim nosačima. U slučaju kolesterola, bjelančevine poznati kao lipoproteini “zatvaraju” čestice kolesterola za transport. Dva najpoznatija nositelja su lipoproteini niske gustoće (LDL) i lipoproteini visoke gustoće (HDL), jer su to brojevi navedeni imenom u laboratorijima koji rade testove za homeostazu kolesterola. Ukupna ravnoteža kolesterola može se pripisati i trima dodatnim proteinima: hilomikronima, lipoproteinima vrlo niske gustoće (VLDL) i lipoproteinima srednje gustoće (IDL). Jedan od glavnih uzroka primarne homeostatske neravnoteže koja može dovesti do bolesti je stanje u kojem ti proteini postaju nerazmjerni.
Najuočljiviji organ koji kontrolira homeostazu kolesterola je jetra jer ne samo da biosintetizira kolesterol koji se oslobađa u krvožilni sustav, već i razgrađuje potencijalno štetni, slobodno plutajući kolesterol iz krvotoka. HDL-ovi su korisni u održavanju homeostaze kolesterola jer preuzimaju i isporučuju potencijalno opasni kolesterol izravno natrag u jetru gdje se sintetizira u bezopasne žučne kiseline koje koristi probavni sustav. LDL-ovi djeluju manje korisno jer imaju tendenciju taloženja svog kolesterola u tjelesnim stanicama i na stijenkama arterija. Pokazalo se da pretjerane razine LDL-a povećavaju rizik od kardiovaskularnih bolesti.
U zdrave odrasle osobe, homeostaza kolesterola je strogo regulirana složenim povratnim petljama. U tom slučaju, ako zdrav pacijent jede velike količine kolesterola iz prehrane, biosinteza u jetri se uvelike smanjuje kako bi se održala ravnoteža. Kod odrasle osobe koja ima visoku početnu razinu LDL-a, bilo zbog godina loših prehrambenih navika ili drugih genetskih ili medicinskih stanja, povratna sprega i sustavni mehanizam suočavanja mogu biti preopterećeni istim obilnim unosom, uzrokujući opasnu homeostatsku neravnotežu. U tim slučajevima, korištenje lijekova, poput statina, može pomoći tijelu da se vrati u zdravu ravnotežu kolesterola.