Antitrombīns III ir galvenais antikoagulants asinīs. Tas novērš pārmērīgu recēšanu (koagulāciju) asinsvados, precīzāk, bloķē recēšanas faktorus: trombīnu, plazmīnu, kalikreīnu u.c. Saistoties ar heparīnu, antitrombīna III darbība ievērojami palielinās. Lai heparīns darbotos kā antikoagulants ir nepieciešams antitrombīns III, tāpēc antitrombīna trūkums var būt par iemeslu neefektīvai heparīna terapijai. Asins analīzē tiek novērtēta antitrombīna koncentrācija un funkcionālitāte. Šī analīze tiek veikta, lai noteiktu cēloņus pārmērīgai asins recēšanai, kas ir dzīvībai apdraudošs stāvoklis. Ja antitrombīna līmenis ir zem normas, pacientam ir paaugstināts vēnu trombozes un embolijas risks.
Teorētiski, augsts antitrombīna līmenis var izraisīt asiņošanu, bet klīniski šis efekts nav izteikts.