新生儿黄疸的严重并发症主要是胆红素脑病，主要由于胆红素太高，没有经过积极的治疗所发生的。当血清胆红素重度升高，或者同时存在一些高危因素时，可以使未结合胆红素通过血脑屏障进入大脑，导致胆红素脑病。胆红素脑病也是新生儿黄疸最严重的一个危害，多见于出生后一周之内，最早可于出生后1到2天内出现神经系统的症状。溶血性黄疸出现较早，多发生于出生后的3到5天，早产儿或者是其他原因所致的，多见于出生后的6到10天。如果存在有早产、窒息、呼吸困难、缺氧、严重的感染、低蛋白血症、低血糖、低体温、酸中毒，或者体重小于一点五公斤的这些孩子，有这些高危因素的时候，血清胆红素即使低于临界值，也可以发生胆红素脑病。一般可见于重度黄疸高峰后的12到24小时之内，也可以到48小时之内，出现胆红素脑病的症状。