尿路结石在肾和膀胱内形成。上尿路结石与下尿路结石的形成机制、病因、结石成份和流行病学有显著差异。

上尿路结石大多数为草酸钙结石。膀胱结石中磷酸镁铵结石较上尿路多见。成核作用、结石基质和晶体抑制物质学说是结石形成的三种最基本学说。根据上尿路结石形成机制的不同，有人将其分为与代谢因素有关的结石和感染性结石。细菌、感染产物及坏死组织亦为形成结石之核心。

影响尿路结石形成的因素有很多。尿中形成结石晶体的盐类呈超饱和状态，尿中抑制晶体形成物质不足和核基质的存在，是形成结石的主要因素。

包括年龄、性别、职业、饮食成份和结构、水分摄入量、气候、代谢和遗传等因素。实验证明，饮食中动物蛋白、精制糖增多，纤维素减少，会促使上尿路结石形成。大量饮水使尿液稀释，能减少尿中晶体形成。相对高温环境及活动减少等亦会影响尿路结石的形成，职业、气候等不是单一决定因素。

1. 形成结石物质排出过多：尿液中钙、草酸、尿酸排出量增加。长期卧床，甲状旁腺机能亢进，特发性高尿钙症，其他代谢异常及肾小管酸中毒等，均使尿钙排出增加。痛风，尿持续酸性，慢性腹泻及噻嗪类利尿剂均使尿酸排出增加，内源性合成草酸增加或肠道吸收草酸增加，可引起高草酸尿症。

2. 尿酸性减低，pH（酸碱度）增高。

3. 尿量减少，使盐类和有机物质的浓度增高。

4. 尿中抑制晶体形成物质含量减少，如枸橼酸、焦磷酸盐、镁、酸性粘多糖、某些微量元素等。

如尿路梗阻，排尿不畅，导致晶体或基质在引流较差部位沉积，尿液滞留继发尿路感染，易于结石形成。

大多数草酸钙结石原因不明。磷酸钙和磷酸镁铵结石与感染和梗阻有关，尿酸结石与痛风等有关。胱氨酸结石是罕见的家族性遗传性疾病，尿中排出大量胱氨酸所致。