胆石症的主要组成成分有胆固醇、胆红素、钙及其他无机元素、胆汁酸、结石基质（硫酸化糖蛋白及糖蛋白）等。按胆石的主要成分及形成机制的不同，可将胆石分为胆固醇系结石、胆红素结石及其他胆石三大类，仅将前两大类胆石的形成机制略作介绍。
㈠胆固醇系结石的形成机制
胆固醇系胆石病人的胆汁可有下述异常：
⒈胆汁中胆固醇含量增高含有过饱和胆固醇的胆汁是胆固醇沉淀的先决条件。胆汁中胆固醇的需要量和胆汁酸盐及卵磷脂的含量保持一定的比例。如果胆固醇含量过高或胆汁酸盐及卵磷脂的含量降低，破坏了它们之间的正常比例，就形成了“致石性胆汁”。有报告指出：胆固醇系胆石病人肝内的HMGCoA还原酶（胆固醇合成的限速酶）活性增加，而7α-羟化酶（胆汁酸合成的限速酶）活性降低，即胆固醇的合成增加，胆固醇向胆汁酸的转化减少，这是形成胆固醇过饱和胆汁的代谢原因。
⒉胆汁中胆汁酸盐的减少胆固醇系胆石病人的总胆汁酸代谢池甚小，仅为正常人的一半。这一方面是由于其胆固醇代谢的失调，另一方面可能是由于胆囊对胆汁酸的重吸收增加及肠肝循环障碍所致。此外，必需脂肪酸的缺乏或代谢障碍可导致胆汁酸生成障碍。
⒊胆汁中胆汁酸组成的改变正常人胆汁中胆酸、鹅脱氧胆酸及脱氧胆酸三者的比例为1.3：1.0：0.6，而胆固醇结石病人的胆汁中鹅脱氧胆酸的比例则明显减低。
⒋胆汁中的磷脂降低胆固醇结石病人胆汁中的磷脂只为正常胆汁中的1/3。磷脂/胆固醇比值在正常胆汁为6.6，而在胆固醇结石病人的胆汁则为2.3。胆汁中的磷脂（90％是磷脂酰胆碱）是与胆汁酸盐、胆固醇共同形成混合微团的重要成分，它也与增加胆固醇在胆汁中的溶解有关。
⒌δ电位的降低 δ电位是混合微团吸附层与扩散层正、负离子分布均匀处两点间的电位差，电位差越大，则微团带电荷越多，稳定性越大。正常胆汁中甘氨胆汁酸与牛磺胆汁酸的比例约为3：1，胆固醇结石病人胆汁中牛磺胆汁酸减少，这个比例可达15：1，因而对胆汁酸的δ电位有影响。增加牛磺胆汁酸则可因其负电荷较强的－CH2SO3根而增加胆汁中的δ电位。
在肝生成异常胆汁后，在胆囊中形成肉眼可见的胆石，并逐步长大。在结石形成过程中，作为结石基质的糖蛋白类可能起着把胆固醇结晶及颗粒粘连在一起的网架作用。
㈡胆红素系胆石的形成机制
肝分泌的胆汁中的胆红素是结合型的葡萄糖醛酸胆红素。胆汁中由组织产生的β-葡萄糖苷酸酶活性降低（该酶最适pH5左右，胆汁pH为6.1-8.6），而且受该酶的抑制物葡萄糖二酸-1，4-内酯的抑制，所以正常胆汁中的葡萄糖醛酸胆红素不易被水解而处于良好的溶解状态。胆红素钙结石病人的胆汁中可出现下述异常：
⒈由于蛔虫钻进胆道，带入大肠杆菌，造成胆道感染，胆汁中出现细菌性β-葡萄糖苷酸酶（最适pH6.8-7.2，与胆汁pH一致）的活性高，超过了胆汁中该酶的抑制物β-葡萄糖二酸-1，4-内酯所能抑制的能力，因而可使葡萄糖醛酸胆红素大量被水解，生成游离胆红素而易于沉淀。
⒉胆红素系结石病人胆汁中葡萄糖二酸-1，4-内酯的含量降低在正常对照组胆汁中该物质的含量为200μg/ml，而胆红素钙结合病人胆汁中则仅含40μg/ml，这也是其胆红素易于沉淀的原因，因为β-葡萄糖苷酸酶抑制物的降低更有利于细菌性β-葡萄糖苷酸酶发挥作用。
⒊δ电位降低这是胆红素钙融合集结的条件。钙、钠、钾、镁等无机离子及胆道感染时出现的高分子有机物质，均可使胆盐微团的δ电位降低。
在胆红素结石形成过程中蛔虫残体、蛔虫卵及其他异物均构成结石的核心，细菌性β-葡萄糖苷酸酶催化葡萄糖醛酸胆红素的水解，游离胆红素与Ca+形成胆红素钙，胆红素钙又在前述无机离子的作用下，再加上结石基质（主要是硫酸化糖蛋白）的网架作用，而集结成胆红素钙结石。
