泌尿系感染通常是由细菌感染引起的，其中大肠埃希菌是最常见的致病菌，约占80%~90%。
致病菌入侵途径
上行感染： 这是最主要的感染途径，细菌由尿道上行进入膀胱，甚至沿输尿管向上蔓延至肾脏。比如女性尿道短而宽，且距离肛门较近，大便中的细菌更容易侵入尿道，从而引发泌尿系感染，尤其是性生活活跃期的女性更易发生。血行感染： 较少见，多发生于免疫力低下或原有严重疾病的患者。细菌从身体其他部位的感染灶经血运传播至泌尿系统引起感染。例如，皮肤感染、扁桃体炎等病灶中的细菌可通过血液循环到达肾脏引发感染。
易感因素
尿路梗阻： 如尿路结石、前列腺增生等疾病可导致尿液排出不畅，细菌容易在局部滋生繁殖，引发感染。据统计，尿路梗阻患者发生泌尿系感染的几率比无梗阻者高10多倍。膀胱输尿管反流： 指排尿时尿液从膀胱逆流至输尿管甚至肾盂的现象。婴幼儿由于膀胱输尿管连接处发育不完善，较易发生反流，从而增加泌尿系感染的风险。机体免疫力低下： 长期使用免疫抑制剂、糖尿病患者、艾滋病患者等机体免疫力较低的人群，对细菌的抵抗力减弱，容易发生泌尿系感染。例如，糖尿病患者血糖控制不佳时，尿液中葡萄糖含量高，有利于细菌生长繁殖。
其他相关因素
医源性因素： 如导尿、膀胱镜检查等侵入性操作，可能会将细菌带入泌尿系统，破坏尿路黏膜的防御屏障，从而引发感染。一般来说，导尿后发生泌尿系感染的发生率较高，留置导尿管时间越长，感染的几率越大。性别与年龄： 女性泌尿系感染的发生率明显高于男性，除了女性尿道短等解剖因素外，性生活、妊娠等也是重要因素。而老年人由于机体抵抗力下降，且常伴有前列腺增生等疾病，也容易发生泌尿系感染。