Kolesterooli homöostaas on mis tahes mehhanism, mis aitab kaasa kolesterooli tasakaalustatud sisemise seisundi säilitamisele elusorganismis. Kolesterool, inimkeha süsteemi oluline bioloogiline molekul, täidab erinevaid füsioloogilisi funktsioone, näiteks toimib sapphapete, D-vitamiini ja steroidhormoonide tootmise eelkäijana. See toimib ka kriitilise struktuurielemendina iga kehas esineva raku rakumembraanis. Vaatamata kolesterooli kasulikele ja vajalikele funktsioonidele võib kolesterooli homöostaasi häire põhjustada suurenenud südamehaiguste riski ja häirida teisi kolesterooli metabolismiga seotud homöostaatilisi tagasisidesüsteeme. Kolesterooli tasakaalustamatuse üks põhilisi süsteemseid düsfunktsioone võib ilmneda rakumembraanis, kuna polaarsete lipiidide ja kolesterooli suhe mõjutab valkude liikuvust ja membraani enda läbilaskvust.
Nagu kõik inimkehas leiduvad lipiidid, on ka kolesterool vere vedelas osas ehk vereplasmas lahustumatu, mistõttu peavad seda transportima valgukandjad. Kolesterooli puhul seovad lipoproteiinidena tuntud valgud kolesterooliosakesed transpordiks. Kaks kõige tuntumat kandjat on madala tihedusega lipoproteiinid (LDL) ja suure tihedusega lipoproteiinid (HDL), kuna need numbrid on kolesterooli homöostaasi teste läbi viivates laborites nimepidi täpsustatud. Kolesterooli üldbilansi võib seostada ka kolme lisavalguga: külomikronitega, väga madala tihedusega lipoproteiinidega (VLDL) ja keskmise tihedusega lipoproteiinidega (IDL). Üks peamisi põhjusi primaarse homöostaatilise tasakaalustamatuse tekkeks, mis võib põhjustada haigusi, on nende valkude ebaproportsionaalseks muutumine.
Kõige silmatorkavam kolesterooli homöostaasi kontrolliv organ on maks, kuna see mitte ainult ei biosünteesi vereringesüsteemi vabanevat kolesterooli, vaid lagundab vereringest potentsiaalselt kahjulikku, vabalt hõljuvat kolesterooli. HDL-id on kasulikud kolesterooli homöostaasi säilitamisel, kuna nad koguvad ja toimetavad potentsiaalselt ohtliku kolesterooli otse tagasi maksa, kus see sünteesitakse seedesüsteemis kasutatavateks kahjututeks sapphapeteks. LDL-id toimivad vähem kasulikult, kuna nad kipuvad ladestuma oma kolesterooli keharakkudesse ja arterite seintele. On näidatud, et LDL-i liigne tase suurendab südame-veresoonkonna haiguste riski.
Tervel täiskasvanul on kolesterooli homöostaas tihedalt reguleeritud keerukate tagasisideahelatega. Sel juhul, kui terve patsient sööb suures koguses toiduga saadavat kolesterooli, väheneb biosüntees maksas oluliselt, et hoida tasakaalu. Täiskasvanul, kellel on aastatepikkuse kehva toitumisharjumuse või muude geneetiliste või meditsiiniliste seisundite tõttu kõrge algtaseme LDL-tase, võib sama rikkalik tarbimine mõjutada tagasisideahelat ja süsteemset toimetulekumehhanismi, põhjustades ohtlikku homöostaatilist tasakaalustamatust. Sellistel juhtudel võib ravimite, nagu statiiniravimite, kasutamine aidata organismil kolesterooli tervislikku tasakaalu taastada.