Patofisiologi kolelitiasis (cholelithiasis) atau batu empedu adalah akibat substansi tertentu pada cairan empedu yang meningkat, sehingga memiliki konsentrasi yang lebih tinggi daripada pelarutnya. Cairan empedu yang terkonsentrasi menyebabkan supersaturasi dan presipitasi sebagai kristal mikroskopik.[2,4,5]

Kristal ini terperangkap dalam mukus kantung empedu dan membentuk lumpur bilier (biliary sludge). Seiring berjalannya waktu, kristal ini menumpuk dan saling menyatu membentuk batu makroskopik. Gejala dan komplikasi kolelitiasis disebabkan dari penutupan duktus oleh lendir dan/atau batu di dalam kantung empedu atau duktus empedu.[2,4,5]

Terdapat 2 substansi utama pembentuk batu empedu, yaitu kolesterol dan calcium bilirubinate.[2,4,5]