作为结石形成的一般规律，它们具有胆汁成分的析出，沉淀，成核及积聚增长等基本过程，其发病机理包括几种要素，首先，胆汁中的胆固醇或钙必须过饱和。其次，溶质必须从溶液中成核并呈固体结晶状而沉淀。第三，结晶体必须聚集和融合以形成结石，结晶物在遍布于胆囊壁的粘液，凝胶里增长和集结，胆囊排空受损害有利于胆结石形成。
胆固醇结石----胆固醇结石形成的基础为胆汁中胆固醇，胆汁酸以及卵磷脂等成分的比例失调，导致胆汁中的胆固醇呈过饱和状态而发生成晶，析出，结聚，成石，大部分胆汁中的胆固醇来源于肝细胞的生物合成，而不是饮食中胆固醇的分泌，胆固醇结石的形成，主要是由于肝细胞合成的胆汁中胆固醇处于过饱和状态，以及胆汁中的蛋白质促胆固醇晶体成核作用，另外的因素则应归因于胆囊运动功能损害，它们共同作用，致使胆汁淤滞，促发胆石形成，此外，目前还有一些研究显示，胆囊前列腺素合成的变化和胆汁中钙离子浓度的过高也可能促发胆石形成，在部分患者中，胆石形成的前提条件是胆泥生成，所谓胆泥，是由含胆固醇晶体的粘滞的糖蛋白组成，这种胆泥在超声下可以查见，并且可能是胆绞痛，胰腺炎或胆管炎患者进行辅助检查所能发现的唯一异常处。
胆色素结石----包括黑色结石和棕色结石两种，黑色结石主要在患有肝硬变或慢性溶血性疾病患者的胆囊内形成，而棕色结石则既可在胆囊，又可在胆道内形成，细菌感染是原发性胆管结石形成的主要原因，原发性胆管结石在亚洲十分常见，感染源可能归咎于寄生虫如华支睾吸虫或其它不太清楚的病因。
胆结石患病随年龄增加而增加，并且好发于女性，育龄妇女与同龄男性的患病比率超过3：1，而七十岁以后则下降到2：1，怀孕，肥胖，西化的饮食，全胃肠外营养等因素可增加胆结石的患病风险，另外，人种因素亦与发病相关，如美国西部印第安人患病率超过75%，是全球胆石最高发的人群。