Toxicitatea bilirubinei are loc atunci când bilirubina traversează bariera hemato-encefalică înainte ca bilirubina să ajungă la ficat. La nou-nascuti, nivelul bilirubinei este adesea de peste 5 mg per dL fara complicatii, raporteaza medicul de familie american. Pe măsură ce crește nivelul, riscul de deteriorare neurologică crește. Efectele timpurii ale toxicității bilirubinei includ hrănirea slabă, hipotonia și letargia. Simptomele de efect târziu sunt demonstrate după prima săptămână de viață și includ iritabilitate, convulsii, apnee și hipertonie. Se poate dezvolta encefalopatie cronică, provocând paralizie cerebrală, pierderea auzului și chiar retard mintal.
Nivelurile ridicate de bilirubină de 5 mg până la 6 mg pe zi sunt frecvente la nou-născuți. Se consideră patologic dacă icterul apare în primele 24 de ore, nivelurile de bilirubină cresc cu 5 mg pe zi pe zi sau dacă nivelul bilirubinei este mai mare de 17 mg pe zi, conform medicilor de familie americani. Tratamente precum fototerapia există pentru scăderea nivelurilor de bilirubină și prevenirea toxicității bilirubinei.