新生兒溶血癥嚴重時最嚴重的并發癥是膽紅素腦病。其多在新生兒出生一周內發生，最早于生后1-2天出現，可呈現神經系統癥狀，特別是Rh溶血病，黃疸出現早且加重快，極易引發膽紅素腦病，若未早期進行換血或光療治療，會導致嚴重神經系統后遺癥。膽紅素腦病分為以下四期：

一、警告期，早期表現為嗜睡、反應低下、吸吮無力、擁抱反射減弱及肌張力減低，潛伏期約持續12-24小時；

二、痙攣期，病情較重，新生兒會出現肌張力增高及呼吸暫停；

三、恢復期，新生兒吃奶逐漸好轉且抽搐減少，恢復期持續約兩周；

四、后遺癥期，會有手足徐動，一般在生后18個月出現，最晚可能8-9歲出現，同時伴有眼球運動障礙。

總之，對于新生兒溶血癥，必須早期確診并積極治療，以防止膽紅素腦病的發生。