新生兒高膽紅素血症，根據病情嚴重程度以及病因，可以進行不同的治療。
藍光照射是常用的治療方法，將新生兒放入藍光箱，保護眼睛和外陰的前提下，進行最大程度的裸露，進行藍光照射退黃，這是直接、有效，且應用較廣泛的治療方法。
如果新生兒體內的膽紅素超過340μmol/L，在血中濃度比較高，屬於比較嚴重的高膽紅素血症。如果高膽紅素血症引起膽紅素腦病的初期表現，此時需要採取換血治療，儘快降低血中膽紅素的濃度。
服用茵梔黃、茵梔黃口服液、益生菌等，對部分高膽紅素血症有效，不是所有新生兒均會採取這種措施。如果高膽紅素血症與母乳餵養有關，暫停母乳餵養3天，也可以治療高膽紅素血症。
一旦確診是新生兒高膽紅素血症，建議到新生兒科進行治療。比較輕的新生兒高膽紅素血症可能僅僅是需要藍光照射治療，藍光照射治療家長也不需要特別的擔心，這種孩子一般沒有明顯不舒適的感覺，就像曬太陽一樣，黃疸就退下去了。
如果是比較重一點的新生兒高膽紅素血症，比如是因為溶血引起的，有可能需要輸注人免疫球蛋白和白蛋白進行治療。特別重的新生兒高膽紅素血症可能會出現膽紅素腦病或者是叫核黃疸，這種情況孩子預後有可能會出現一些後遺症，比如聽力障礙、牙釉質發育不良、眼球徐動、手足徐動、眼球運動障礙這一類的，所以出現了高膽紅素血症，還是建議要積極的治療。
高膽紅素血症通常指黃疸，新生兒黃疸有生理性和病理性之分。正常情況下寶寶生後2-3天會出現黃疸，5-6天時達到高峰值，而生後2週內可逐漸消退。因此如果情況並不嚴重通常無需處理，但黃疸嚴重程度並非通過肉眼辨別，而是需要通過肝功能血清膽紅素檢測進行判斷。若寶寶檢測結果超過相應日齡的膽紅素值，則需進行醫學干預。目前黃疸主要干預措施是藍光治療，對於病理性黃疸可用藍光照射退黃，而對於較為嚴重的黃疸還需通過換血方式達到治療目的。
黃疸偏高達到一定數值時會通過人體血-腦屏障進入大腦，造成神經損傷。而遠期影響則表現為造成寶寶智力落後，同時還可能引起聽力損傷甚至運動功能障礙和情感方面障礙，如注意力不足過動症甚至自閉症等。因此寶寶出現黃疸時家長務必帶其到醫院就診，由醫生判斷寶寶黃疸是否需要治療。同時家長也無需過於擔心，多數新生兒黃疸通常屬於生理性。