Se debe a la sustitución del ácido glutámico, por valina en la sexta posición de la cadena de globina, genera HbS. la HbS polimeriza en cadenas rígidas y largas que deforman los eritrocitos, causa una hemólisis crónica, una oclusión microvascular y una lesión tisular. Se asocia a hiperbilirrubinemia crónica y a una tendencia a formar cálculos biliares, hipoxia crónica provocará un deterioro generalizado del crecimiento y desarrollo, crisis vaso-oclusivas, crisis aplásicas, fibrosis esplénica progresiva