HDL的抗血栓作用主要通過其調節內皮源性的血管舒張因子一氧化氮（NO）、前列環素I2（PGI2）、血栓素A2（TXA2）、血小板活化因子（PAF）、vonWillebrand因子（vWF）以及蛋白C和蛋白S來實現的。NO的主要作用是通過激活平滑肌細胞中的鳥苷酸環化酶系統導致血管平滑肌舒張，同時NO還可以抑制血小板聚集和白細胞黏附于內皮。LDL等導致動脈粥樣硬化的脂質削弱了內皮細胞中NO的合成，而HDL能恢復這種NO的合成，間接地抑制了血小板的聚集，從而起到抗血栓形成的作用。與NO一樣，PGI2也能夠抑制血小板聚集，PGI2還能增加內皮細胞中NO的合成，而反過來NO也能增加PGI2舒張平滑肌的活性。HDL能促進內皮細胞合成PGI2，并通過載脂蛋白A-I（apoA-I）來延長PGI2在血液中的半衰期，增強其抗血小板聚集的作用，從而在防止冠狀動脈內的血栓形成中起著重要作用。