血红蛋白尿通常是由于血管内红细胞大量破坏，血红蛋白释放入血，超过了肾小管重吸收能力，从尿中排出所致。比如，阵发性睡眠性血红蛋白尿症患者，体内的补体系统异常激活，导致红细胞膜受损，红细胞容易在血管内破坏，从而出现血红蛋白尿，这种病好发于青壮年，男性相对多见。
一、血管内溶血相关原因
（一）红细胞自身异常
遗传性球形红细胞增多症： 这是一种常染色体显性遗传性疾病，患者的红细胞膜存在缺陷，变得球形，变形能力下降，在通过脾脏等器官时容易被破坏，引发血管内溶血，进而出现血红蛋白尿。这种病多在儿童期或青少年期发病。葡萄糖 - 6 - 磷酸脱氢酶（G - 6 - PD）缺乏症： 患者体内G - 6 - PD酶缺乏，红细胞抗氧化能力降低，当受到氧化性物质刺激时，如服用某些药物（如磺胺类药物）、食用蚕豆等，红细胞容易破裂，导致血管内溶血，出现血红蛋白尿。该疾病在我国南方地区较为多见。
（二）外部因素导致的血管内溶血
血型不合的输血： 如果输入了血型不匹配的血液，受血者体内的抗体就会与输入的红细胞发生免疫反应，导致红细胞大量破坏，引发血管内溶血，出现血红蛋白尿。这种情况一旦发生，需要立即停止输血并进行相应治疗。某些感染： 比如疟疾，疟原虫感染人体后，会在红细胞内寄生繁殖，破坏红细胞，引起血管内溶血。还有一些严重的细菌感染，如败血症等，也可能导致红细胞破坏，出现血红蛋白尿。
二、尿路因素相关原因
（一）尿路结石
当尿路存在结石时，结石会损伤尿路黏膜，导致红细胞进入尿液中。如果结石造成尿路梗阻，尿液排出不畅，进一步加重黏膜损伤，也可能引发血红蛋白尿。尿路结石在各个年龄段都可能发生，男性发病率相对略高一些。
（二）尿路创伤
外伤导致： 腹部、腰部等部位受到外伤时，可能会损伤肾脏或尿路组织，引起红细胞进入尿液，出现血红蛋白尿。比如车祸、高处坠落等外伤情况都可能导致这种结果。医源性损伤： 在一些医疗操作中，如膀胱镜检查、输尿管镜检查等，有可能造成尿路黏膜损伤，从而出现血红蛋白尿。不过这种医源性的损伤一般经过适当处理后，病情多能逐渐恢复。