新生儿溶血病如果并发核黄疸，有可能留有智力发育落后的后遗症。
因为新生儿免疫性溶血的时候，红细胞破坏增多，而且肝脏的酶系统不成熟，不能有效的将未结合胆红素结合成为结合性胆红素，血液内的胆红素数值急剧的上升，超过肝脏的处理能力。未结合胆红素通过血脑屏障进入神经系统，引起神经系统不可逆的损伤，导致核黄疸，这也是新生儿溶血症最严重的并发症，因为它的致残率比较高。
后遗症期可以有多种表现，最常见的是听觉障碍，也可能出现智力落后，预防高胆红素血症是最有效的方法，所以在确诊溶血症的时候，早期应用换血和蓝光退黄治疗。