严重的新生儿高胆红素血症可导致胆红素脑病，可分为急性和慢性。出生后几周内，由胆红素引起的中枢神经系统损害称为急性胆红素脑病。急性胆红素脑病可导致呕吐、惊厥、异常肌肉紧张、角弓倒置、惊厥等。在严重的情况下，它会导致双重吸入和呼吸暂停。慢性胆红素脑病可导致眼动障碍、手足运动障碍、听力障碍、智力发育障碍甚至脑瘫。