При НГХ в печени развивается прогрессирующий фиброз без признаков выраженного воспаления. Воспалительные изменения свидетельствуют о сопутствующем вирусном или алкогольном поражении. Цирроз или гепатоцеллюлярная карцинома развиваются как следствие длительной перегрузки железом. Наблюдается прямая корреляционная связь между содержанием железа в печени и степенью фиброза в ней. Обычно значимый фиброз и цирроз печени развиваются после 40 лет у мужчин и после 50 лет у женщин, возможно более раннее развитие при сопутствующем вирусном или алкогольном поражении.
На ранних стадиях болезни отложение гемосидерина можно обнаружить в перипортальных паренхиматозных клетках печени. При прогрессировании заболевания формируется лобулярный фиброз, и железо откладывается в эпителии желчных протоков, клетках Купфера. Перисинусоидальный и лобулярный фиброз предшествует развитию цирроза печени.