นิ่วที่ในถุงน้ำดีเกิดจากการตกผลึกของหินปูน คอเลสเตอรอลและบิลิรูบิน สารเคมีชนิดหนึ่งที่ให้สีเหลืองออกน้ำตาล เกิดจากการแตกตัวหรือการตายของเซลล์เม็ดเลือดแดงในหลอดเลือด ที่มีอยู่ในน้ำดี ส่วนสาเหตุที่ทำให้เกิดการตกผลึกของสารเหล่านี้ เชื่อว่าเกิดจากการติดเชื้อของทางเดินน้ำดีและความไม่สมดุลของส่วนประกอบคอเลสเตอรอลและบิลิรูบินในน้ำดี
การตกผลึกของสารเหล่านี้อาจทำให้เกิดเป็นก้อนนิ่วเพียงก้อนเดียว หรือก้อนเล็กๆ หลายๆ ก้อน ปัจจัยเสี่ยงที่ทำให้เกิดนิ่ว ความอ้วน คนอ้วนจะเกิดนิ่วที่มีคอเลสเตอรอล เนื่องจากการบีบตัวของถุงน้ำดีลดลง การได้ฮอร์โมนเอสโตรเจนจากการรับประทานหรือตั้งครรภ์ ทำให้ระดับคอเลสเตอรอลในน้ำดีสูง การได้ยาลดไขมันบางชนิด ทำให้คอเลสเตอรอลในน้ำดี ผู้ป่วยโรคเบาหวานที่มีระดับไขมันชนิดไตรกลีเซอไรด์ในเลือดสูงมากๆ การลดน้ำหนักอย่างรวดเร็ว ทำให้ร่างกายละลายไขมันมากไป