胆色素结石的特点是以“胆红素钙”为主要成分，其胆固醇含量低于胆红素含量，在胆囊中的胆色素结石又按其临床特点分为两类，即黑色胆色素结石和棕色胆色素结石。
(1)黑色胆色素结石的特点和形成机制：
①患者无反复发作的胆道感染史，胆汁培养无菌，发生在无感染的胆囊中。
②结石体积小，质地坚硬，结石外表和剖面呈黑色而有光泽，外形不规则。
③其胆汁中的“胆红素钙”过饱和与细菌性β-G活性增强无关。
④溶血性贫血患者中黑色胆色素结石的发病率高于正常人。
⑤糖蛋白和其他蛋白质在黑色胆色素结石中的含量高于棕色胆色素结石中的含量。
⑥慢性酒精中毒可诱发黑色胆色素结石的形成。
(2)棕色胆色素结石的形成机制：反复的胆道感染是棕色胆色素结石形成的必不可少的原因，感染胆汁中的细菌包括厌氧菌和需氧菌，可产生β-G和磷脂酶A1，β-G使结合的胆红素水解为非结合性胆红素，其与胆汁中钙结合形成“胆红素钙”，从而导致“胆红素钙”过饱和而沉淀，磷脂酶A1使磷脂水解，释放出溶血性磷脂和游离脂肪酸，后者可使脂肪酸钙过饱和而沉淀。
另外，胆道感染还可使胆道黏膜分泌大量糖蛋白，糖蛋白可把各种沉淀凝聚在一起形成结石的基质。
“胆红素钙”是高分子聚合物，它几乎不溶于各种溶剂，而且由于在胆石中与糖蛋白结合在一起，使直接灌注溶石成为治疗的难题。