胆汁中的游离胆红素浓度增高可与胆汁中的钙结合，形成不溶性的胆红素钙而析出。正常胆汁中的胆红素多葡萄糖醛酸结合成酯类而不游离。大肠杆菌等肠道细菌中的葡萄糖醛酸酶则有分解上述酯类使胆红素游离出来的作用。所以有肠道菌感染的肠道蛔虫症及胆道炎时易形成胆红素结石。此外，胆色素含量增加（如红细胞破坏过多），胆汁内钙量增加以及胆汁的酸度增加等都可促进此类结石的形成。