吉伯特氏症的胆红素代谢异常的机理是相当复杂的，大约有四成的病人，其红血球存活的时间比一般人短，但却没有特定的溶血原因，而且此种溶血并不足以解释这种间接胆红素的上升。有研究指出这种症候群主要是肝脏细胞时胆红素葡萄糖醛酸基转移酶含量不足，或者作用能力较不足，使得血清中的示结合理胆红素清除速率较差。近年遗传分子学的进展，让我们对此病有些更深入的了解。早期认为是自身显性遗传，近年研究认为是隐性遗传，具遗传性。主要由于基因的异常，可能是是单一突变基因的异胚子体(heterozygous)。主要是有关胆红素红素葡萄糖醛酸基转移酶基因(UGT-1A1) 在其启动区发生变异，在非洲人可能高达三成以上，亚洲人仅约3%。有研究也指出在UGT-1A1基因另一变异可能是亚裔人种具吉伯特氏症的原因。或许就是改变这酶的基因变化，在吉伯特氏症的人身上并不尽然相同，或许这也说明对此症的研究结果不尽相同，但不一样的基因机变化的影响同酶，使得血清中的未结合型胆红素上升的表现却是一样。   

典型有吉伯特氏症的人，特点是长时间的饥饿与运动就会使胆红素升高，所以常隔夜空腹抽血时就发现不对，饥饿久指数上升可能愈明显，此外手术、发烧、感染、过度劳累、饮酒，等等压力环境也会上升。反之，增加卡洛里的摄取，则可改善此病。病理检查上，有此症候群的肝功正常，肝细胞胆红素无异常。生化检查上除血液里未结合型胆红素会轻度升高，少有其他异常。虽然此症不会有明显问题，有些学者以为此症候症与新生儿黄疸有某种关联联，一些代谢途径与胆红素相似的药物可能也会受影响。