尿结石包括尿中晶体浓度过高和尿液理化性质改变两个方面。
尿内晶体浓度增高
正常尿中常含有多种晶体盐类，如草酸盐、磷酸盐、碳酸盐、尿酸盐等。
泌尿系统这些晶体盐类与尿中的胶质物质如粘蛋白类和核酸维持相对平衡。若晶体盐类浓度增高或粘多糖类发生量或质的异常，乃造成晶体与胶体的平衡失调，晶体物质即可析出沉淀，形成结石。当脱水，尿量减少，尿浓缩时，尿中晶体盐类浓度增高，尿结石的发生率增加。
       有些情况使体内晶体排出增多，也可使尿晶体浓度增高。95%以上的尿结石含钙，如甲状旁腺功能亢进时可动员骨钙入血;大量肾上腺皮质激素引起溶骨可使尿钙增高;长期卧床病人发生废用性骨萎缩、骨质疏松、脱钙，钙经血流由肾排出;长期服用大量含钙抗酸药物或过量维生素D使钙吸收增多，也可使尿钙增多。如尿中胶体不能维持钙盐的过饱和状态，则钙盐析出沉淀亦可形成结石。
有些代谢紊乱，如痛风病人嘌呤代谢紊乱尿酸排泄增加，可并发尿酸结石。
尿液理化性质的改变
尿液内晶体浓度正常，但尿液理化性质改变时，也可促进结石形成。如尿液pH改变可影响晶体的溶解度。碱性尿有利于磷酸钙、磷酸氨镁、草酸钙结石形成;酸性尿内易形成尿酸结石和胱氨酸结石。
此外，构成尿结石基质的粘蛋白在尿内含量的改变对尿结石的形成可能也有一定作用。
尿滞留有利于水分再吸收，使尿液浓缩，晶体易析出，同时容易发生感染，析出的晶体可粘附在细菌表面形成结石。
尿内异物，如脱落的上皮细胞、血凝块、炎性渗出物和细菌等可构成结石的核心，尿中晶体盐类可沉积于其上，形成结石。