A bilirrubina não conjugada, normalmente, é um componente menor da bile, porém aumenta quando a infecção do trato biliar provoca a liberação de β-glicuronidases microbianas, que hidrolisam os glicuronídeos de bilirrubina. Portanto, a infecção do trato biliar por Escherichia coli, Ascaris lumbricoides ou o trematódeo C. sinensis aumenta a probabilidade da formação de cálculos pigmentares.
Os cálculos biliares pigmentados variam do marrom ao preto. Em geral, os cálculos de pigmento negro são encontrados na bile da vesícula biliar estéril, e os cálculos marrons são encontrados nos grandes ductos biliares infectados.