胆结石的形成有五大原因，胆结石是胆汁中胆固醇或非结合胆红素的量增加，通过寄生虫、脱落的上皮细胞或炎症细胞等的核心作用；同时，也是糖蛋白的含量增加，加上金属离子的参与而形成一种难溶的化合物。
1.胆固醇含量过多。胆汁中胆固醇的量过多是发生胆结石的前提。而胆固醇的溶解，却依赖于胆盐和卵磷脂的相对浓度。 胆固醇以液态的形式存在于胆汁中，呈饱和状态会形成结晶而沉淀，形成结石。除此之外，年龄、性别、体质和饮食，也是胆固醇含量大大增加的因素。胆汁酸的分泌减少、胆囊对胆盐的和卵磷脂的吸收，以及胆道梗阻引起的胆汁淤积，都会使胆固醇含量增加，为胆结石形成的开始。
2.非胆红素的量增加。在一般情况下，从肝脏中分泌出来的结合胆红素不易水解。可是在发生感染以后，细菌会产生很多的B葡萄糖醛酸青酶，而且活性特高，超出了抑制物作用，产生很多非结合胆红素，它与钙离子结合沉淀就会形成结石。
3.金属离子的作用。钙盐是胆结石的重要成分，在结石的形成过程中会充当结石核。钙盐还会以碳酸钙和磷酸钙的形式出项。 有研究发现 胆红素还可能与镁、铁、铜……等金属离子配位而形成螫合高分子化合物。糖蛋白也可以钙离子结合而沉淀 ，所以，设法降低钙等金属离子在胆汁中的浓度，是预防和治疗胆石的好方法。
4.核心作用。包括脱落的上皮、炎性细胞、细菌、异物、寄生虫、粘液以及与钙离子形成的复合物，都会形成核心，随后胆汁中的固体成分环绕着这个核心而沉积。蛔虫的角皮和虫卵会构成结石的核，现在已成为公认的事实。
5.凝集作用。在胆石的化学成分中，相当多的是以胆红素为主的结石，很多学者从胆红素结石病人的胆汁中分析出常人所没有的硫酸糖蛋白，它具有很强的凝聚作用，而硫酸糖蛋白的出现与大肠杆菌感染有关。胆汁中的糖含量高容易形成结石。
