大多數(shù)尿路結(jié)石開始于腎單位集合管與腎盂乳頭交界處的間質(zhì)磷灰石斑 (稱為蘭德爾斑)。這些斑塊從尿路上皮下開始，然后逐漸生長(zhǎng)，直至突破進(jìn)入腎盂。一旦持續(xù)接觸尿液，通常會(huì)在磷酸鈣巢上形成草酸鈣層（所有蘭德爾斑塊均由磷酸鈣組成）。當(dāng)尿液pH值低于7.2時(shí)，往往會(huì)形成草酸鈣結(jié)石，而在堿性更強(qiáng)的尿液中則會(huì)形成磷酸鈣結(jié)石。甲狀旁腺功能亢進(jìn)癥和類似的代謝紊亂如腎小管性酸中毒通常會(huì)形成主要或主要由磷酸鈣組成的結(jié)石。過(guò)度酸性尿液是尿酸結(jié)石（不是高尿酸尿）的主要原因。

大多數(shù)腎結(jié)石由鈣構(gòu)成，其次是尿素結(jié)晶。尿液過(guò)飽和是所有腎結(jié)石病例的共同點(diǎn)。在某些情況下，草酸鈣結(jié)石可能會(huì)沉積在腎乳頭中。磷酸鈣結(jié)石通常沉淀于亨利氏環(huán)薄層基底膜，并可侵蝕入間質(zhì)。絞痛通常是由于輸尿管擴(kuò)張和痙攣引起的。