在各类泌尿系结石中，尿酸结石、感染结石和胱氨酸结石的病因已基本明确，但它们只占很少部分，总数不超过20％。占泌尿结石大部分的含钙结石的病因至今仍不明确，目前普遍地认为含钙结石不是单一原因的疾病，而是由多种因素促成。
　　尿酸结石
　　在人体内，尿酸是嘌呤代谢的最终产物。嘌呤是所有细胞核内遗传物质DNA的重要组成部分，广泛存在于人体的所有组织细胞中。人体的嘌呤有四种：腺嘌呤、鸟嘌呤、黄嘌呤和次黄嘌呤。和许多种动物不同，人体缺乏尿酸酶，这种尿酸酶能够将尿酸转化成尿囊素。尿囊素和尿酸相比，有良好的水溶性，很容易随体液排出体外。所以人体内尿酸浓度高于其它动物10倍以上。尿酸的水溶性很差，尤其在酸性环境中，很容易形成尿酸晶体。这些晶体如果在尿中聚集就形成尿酸结石；如果在其它组织中聚集就会引起痛风。
　　成人体内每天形成尿酸约600mg，其中一半是由人体组织内嘌呤内源性代谢形成，另一半是由食物内嘌呤外源性代谢形成。人体每天形成的600mg尿酸中，约2/3经肾脏随尿液排出体外，其余约1/3由肠道排出体外。所以每天进入尿液的尿酸约400mg。尿酸进入尿中以两种形式存在，即游离型尿酸和离子型尿酸。游离型尿酸难溶于水，离子型尿酸易溶于水。当尿液酸度越大（PH值越小）时，游离型尿酸生成越多，尿酸晶体形成越多，尿中越易形成尿酸结石；反之，当尿液酸度越小（PH值越大）时，离子型尿酸生成越多，尿酸晶体溶解越多，尿中越不易形成尿酸结石。
　　尿酸结石病人的成石原因：几乎每个患者都是`以下三个因素共同作用的结果。
　　①尿液酸化：和正常人相比，尿酸结石患者尿液酸度较大（PH值较小），且酸性尿在一天中持续的时间较长。这种现象可能和肾小管谷氨酰胺脱氨功能障碍导致尿中产氨下降有关，但其确切原因不明。
　　②体内尿酸产生过多：和正常人相比，尿酸结石患者肠道对嘌呤吸收较多，体内外源性尿酸形成较多；同时这些患者内源性尿酸生成和肾尿酸排泄也较多，结果使尿中尿酸排泄量增加。
　　③尿量较低：尿酸结石患者通常液体摄入量较少，尿量较少，这可能和职业和生活方式有关（司机、手术医生等）。
　　感染结石
　　感染结石的形成原因已明确。主要由磷酸镁铵组成，有时混合碳酸磷酸钙和尿酸铵。磷酸镁胺结石的形成有两个条件：尿PH大于7.2；尿中有氨的大量存在。在正常人或非产尿素酶细菌感染的尿液中，这两个条件是不可能同时存在的，只有产尿素酶细菌感染，分解尿中尿素，才能使尿具备以上两个条件，才有可能在尿中形成磷酸镁胺和碳酸磷酸钙。也就是说，如果尿中产生磷酸镁胺晶体或结石，那么尿中一定存在产尿素酶细菌感染。尿素酶分解尿素的分之式如下：
　　NH2-CO-NH2+H2O2NH3+CO2
　　尿素酶
　　细菌感染促进感染结石形成的另外重要作用是，氨能破坏尿路上皮葡糖胺聚糖保护层，而增加粘膜和结石、细菌的粘连；同时细菌感还可产生有机基质增加结石之间、结石粘膜之间的粘附力。这些作用的结果使结石晶体的成核、生长、聚集等过程大大地加快。
　　引起磷酸镁胺结石最常见的产尿素细菌为奇异变形杆菌，属肠道致病菌。大肠杆菌不分泌尿素酶，但它是尿路结石最常见的感染菌。下表列出了能产尿素酶的病原微生物。
　　产尿素酶微生物
　　微生物常见不常见
　　细菌
　　革兰氏阴性雷氏变形菌肺炎克雷白菌
　　普通变形菌klebsiellaoxytoca菌
　　奇异变形菌粘质沙雷菌
　　摩根[变形]杆菌副流感嗜血菌
　　斯氏普罗威登斯菌博德特氏菌属
　　流感嗜血菌嗜水气单胞菌
　　百日咳博德特氏菌铜绿假单胞菌
　　啮蚀拟杆菌巴斯德菌
　　耶尔森菌属
　　布鲁氏菌
　　黄质菌属
　　革兰氏阳性金黄色葡萄球菌表皮葡萄球菌
　　变易微球菌bacillusspp.菌
　　溃疡棒状杆菌鼠棒状杆球菌
　　肾棒状杆菌马棒状杆球菌
　　不解糖消化球菌
　　晶蜡棒状杆球菌破伤风梭菌
　　支原体T链支原体
　　解脲支原体
　　酵母菌隐球酵母菌
　　红酵母属菌
　　Sporobolmyces菌
　　念珠菌属
　　Trichosporoncutameum菌
　　胱氨酸结石
　　很少见，发病机理已明确。是一种DNA分子遗传性疾病。负责编码肠上皮和肾小管上皮运转胱氨酸蛋白的常染色体病变所致。这种病人肠道对胱氨酸减少，肾小管对胱氨酸的重吸收减少。出现胱氨酸尿，尿胱氨酸大于250mg/day。而正常人尿中胱氨酸排泄量小于20mg/day。其实胱氨酸尿的病人的尿中也经常存在赖氨酸、精氨酸、鸟氨酸，但由于它们是可溶性物质，不形成结石。和尿酸相同，胱氨酸的溶解性随尿液酸度的增加而降低。胱氨酸的溶解性在正常尿PH时很低，在尿中间断性逐渐析出晶体，最终形成胱氨酸结石。所以这类患者经常是充满肾盂肾盏的鹿角形结石。
　　血中胱氨酸由两条来源途径，一是食物，二是由体内蛋氨酸转化形成。经肾小球滤过的胱氨酸，几乎全部由近曲小管重吸收，所以正常人尿中胱氨酸排泄量很少。
　　含钙结石
　　含钙结石主要是草酸钙；磷酸钙；或草酸钙和磷酸钙的混合结石。其中，纯草酸钙结石和草酸钙+磷酸钙的混合结石最为常见。纯磷酸钙结石少见，其形成常由肾小管性酸中毒引起。
　　含钙结石是泌尿系最常见的结石，约占总病例数的70-80％。但非常遗憾的是，绝大部分的含钙结石的病因不明确，故称之为特异性含钙结石。目前普遍地认为含钙结石不是单一原因引起，而是多种代谢紊乱的结果，由多种因素促成。这些代谢紊乱涉及钙磷镁代谢、草酸代谢，尿酸碱平衡失调、尿酸代谢、枸橼酸代谢等。含钙结石的发病机制复杂，患者尿中可能单独或联合或不出现以下异常：①高尿钙尿；②高草酸尿；③高尿酸尿；④低枸橼酸尿；⑤低镁尿。
　　①高尿钙尿
　　尿钙大于300mg/24小时叫高尿钙，约30％~60％草酸钙肾结石病人存在高尿钙，而血钙正常，也就是特异性高尿钙。按照的发病原因，将特异性尿钙分为三类：吸收性高尿钙、肾性高尿钙和再吸收性尿钙。
　　②高草酸尿
　　正常人24小时尿中草酸排泄量为20-50mg。体内草酸是代谢的终产物，80％尿中的草酸从是由内源生成的，其中40％来源于抗坏血酸(维生素C),40％来源于氨基乙酸。只有10％来源于食物。出现高草酸尿的原因有以下几方面：
　　A.体内生成量过多：
　　体内内源性草酸生成过多，血草酸明显增高，并发症严重，被称为原发性高草酸尿。为先天性疾病，临床很少见，表现为肾钙化（草酸钙在肾组织中沉积），如果不治疗在20岁前，因肾功衰竭死亡。在我国大部分医院正确诊断率很低，患儿往往被认为不可阻止的肾钙化、肾功能衰竭。
　　患儿尿中草酸排泄量达135-270mg/24h，除尿路结石外，还可能出现肾钙化、小管间质性肾病、草酸盐贮积症（心、骨、关节、眼等处）。由于是先天性DNA分之疾病，这类患者治疗较困难，维生素B6可以减少草酸的生成。
　　B.吸收型高草酸尿：
　　临床也少见。原因是小肠切除、内源性疾病、空肠回肠旁路术等使结肠粘膜上皮直接暴露于胆盐，使结肠对草酸吸收大大增加。同时粪便中钙丢失增加，肠腔中钙减少，溶解状态的草酸增多，吸收量增加。这类患者治疗方面也较困难。
　　C.轻度代谢型高草酸尿
　　和以上二者相比，这种类型的高草酸尿最常见，但由于检查过程烦琐，在我国大多数医院都不能做出正确诊断。这类患者尿中草酸排泄量增高的原因不明。很多研究表明钙吸收增加的病人草酸的吸收也增加，这种草酸吸收增加可能导致轻度代谢型高草酸尿。有人认为肠道对草酸吸收的增加是结石病人高草酸尿的原因。对于特异性含钙结石的形成，轻度代谢型高草酸尿和高尿钙同样重要。对于结石的活跃度，有人认为它比高尿钙更重要。
　　轻度代谢型高草酸尿的治疗困难。限制食物中草酸的摄入，可以降低尿草酸。维他命B6可使50％轻度代谢型高草酸尿病人尿中草酸降低，噻嗪类药物、酪氨酸可以降低尿中草酸。口服钙制剂虽然可以降低尿草酸，但同时尿钙增加，尿草酸钙的饱和度变化不大。口服葡糖胺聚糖可减少尿中的草酸。
　　③高尿酸尿
　　10％-24％的含钙结石中还可以出现高尿酸尿。研究表明特异性含钙结石病人血清尿酸含量大于正常人。一些病人草酸钙结石中含有尿酸，且尿中尿酸含量增高。如果草酸钙病人尿酸含量增加，其促石机制是：a.可以促进结石成核、生长。B.抑制抑石因素如：葡糖胺聚糖,糖肽。高尿酸尿的主要原因是嘌呤的过量摄入。高尿酸血症和痛风的病人既可形成尿酸结石，也可以形成含钙结石。治疗方面，这类患者饮食控制有效，别嘌呤醇有效，可用于临床。
　　④低枸橼酸尿
　　尿中枸橼酸是含钙结石形成的重要抑制物质，枸橼酸可抑制含钙结石的成核、生长和聚集等多个环节。15-60％的肾含钙结石病人存在低枸橼酸尿。它是一个容易得到纠正的代谢异常。含钙结石低枸橼酸尿的原因：a.肾小管性酸中毒。b.慢性腹泻综合症。c.使用噻嗪类药物。d.特异性结石原因：摄入高动物蛋白、过量体力活动、高盐饮食、尿路感染等。尿中枸橼酸排泄量与食物中枸橼酸（也称柠檬酸）的摄入量无关，主要与肾小管对枸橼酸的重吸收有关，酸中毒时排泄量减少。多食含有机酸的水果、蔬菜可增加尿中枸橼酸的含量。
　　⑤低镁尿。
　　4.3％的含钙结石病人出现低镁，故它的重要性不高。绝大多数含结石病人体内无镁缺乏，食物中也不缺乏镁。如果尿中低镁明显，常见的原因是肠道炎症性疾病所致的镁吸收障碍，但用镁制剂应慎重。