俗話說「肝膽相照」，代表在人體器官的構造組成中，肝臟與膽囊在位置上彼此臨近。而且「膽汁」來自「肝臟」分泌，後續被儲存在「膽囊」中。因此肝臟分泌膽汁、膽囊儲存膽汁。膽結石之形成至少有三大類致病機轉：（1）肝臟分泌的膽汁相對較多（多到無法被溶解乾淨，一部份會沈積、結晶），（2）膽囊無法將膽汁排乾淨，（ 3）身體相對地擁有太多色素（膽紅素：bilirubin）而無法將之排除乾淨。

膽結石依其主要成分可分成「膽固醇結石（cholesterol gallstone）」以及「色素結石（pigment gallstone）」，台灣以後者較常見。

膽結石的可能成因包括下列各項：
1. 基因：有家族史的人比較容易罹患膽結石。
2.年紀：無分性別，年紀越長，罹患膽結石的風險越大；美國統計出的報告指出，年齡大於70歲的女性，約半數的人會罹患膽結石。
3.飲食文化差異：在西式飲食（特別是高熱量的食物）盛行的美洲和歐洲，其膽結石的盛行率就超過亞洲；然而亞洲的膽結石盛行率在近年也持續上升，這很可能就受到飲食西化的影響。
4.體重快速下降：透過飲食嚴格控制而快速降低體重的人，其中約25%的人會罹患膽結石。
5.藥物：許多藥物與膽結石的生成有關，例如「口服避孕藥」會提高某些停經前女性罹患膽結石的機率。
6.肥胖、糖尿病、脂肪肝：這三種彼此相關的疾病，與膽結石的生成也有強烈相關性。其中以肥胖最廣為人知，例如身體質量指數（BMI）超過45 kg/m2 的西方女性，罹患膽結石的比例為BMI正常女性的7倍。