Penyebab batu dalam kandung empedu sampai sekarang belum diketahui secara pasti, akan tetapi faktor predisposisi yang paling penting tampaknya adalah gangguan

metabolisme yang disebabkan oleh perubahan susunan empedu, stasis empedu dan dan infeksi kandung empedu. Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa hati penderita penyakit batu kolesterol mensekresi empedu yang sangat jenuh dengan kolesterol. Kolesterol yang berlebihan mengendap dalam kandung empedu mekanismenya belum diketahui sepenuhnya.

Stasis empedu dalam kandung empedu dapat mengakibatkan supersaturasi progresif, perubahan susunan kimia, dan pengendapan unsur tersebut. Gangguan kontraksi kandung empedu atau spasme sfingter Oddi atau keduanya dapat menyebabkan stasis. Faktor hormonal, khususnya selama kehamilan, dapat dikaitkan dengan perlambatan pengosongan kandung empedu, menyebabkan insidens yang tinggi.

Infeksi bakteri dalam saluran empedu dapat berperan sebagian dalam pembentukan batu, melalui peningkatan deskuamasi sel dan pembentukan mukus. Mukus meningkatkan viskositas, dan unsur selular atau bakteri dapat berperan sebagai pusat presipitasi. Akan tetapi infeksi mungkin lebih sering menjadi akibat dari pembentukan batu empedu, dari pada sebab pembentukan batu empedu.