在临床上如果患儿得了胆红素脑病，一般是由于肝脏以及血脑屏障发育的不成熟，导致胆红素堆积，影响了脑组织对氧的利用，造成了脑损伤。

游离胆红素常常沉积的部位是脊髓、丘脑、脑室核、顶核、尾状核以及延脑、小脑、大脑皮质等部位。正常情况下血脑屏障会对胆红素有着抑制作用，可以防止其进入中枢神经系统，所以如果血脑屏障比较差，会导致胆红素容易与脑组织相结合。

另外当新生儿出现缺氧、酸中毒、新生儿溶血病、饥饿、窒息、感染、低血糖、早产等情况，也会导致血脑屏障通透性增加或者开放，使细胞摄取胆红素增加，导致胆红素脑病。