O hemoliza patologica poate sa fie urmarea unei anomalii particulare a globulului rosu, ca in cazul drepanocitozei sau al deficitului in glucozo-6-fosfat dehidrogenaza, a unei agresiuni exterioare sau a unei boli autoimune.
Se manifesta printr-o crestere a nivelului de bilirubina libera, printr-o scadere a unei glicoproteine din plasma, haptoglobina, si, atunci cand hemoliza este mai ales intravasculara, printr-un nivel mai ridicat al hemoglobinei plasmatice din sange si printr-o hemoglobinurie.