以大腸桿菌、變形桿菌最多。其次為副大腸桿菌、葡萄球菌、糞鏈球菌、產堿桿菌、銅綠假單胞菌，偶見厭氧菌、真菌、病毒和原蟲感染。在感染早期致病菌常為單一的，但慢性期或繼發于尿路梗阻者，則混合感染較為常見。在社會上及醫院內獲得的泌尿系感染病原體有顯著的不同。臨床上銅綠假單胞菌、葡萄球菌感染多見于以往有尿路器械檢查史或長期留置導尿管的患者。糖尿病和免疫功能低下時常伴發尿路真菌感染，以白色念珠菌感染多為，多經血行感染。近年來頭孢菌素廣泛應用，大腸桿菌引起的感染有下降趨勢，而銅綠假單胞菌、腸球菌及革蘭氏陽性球菌感染卻存在上升趨勢。L型細菌感染也明顯增加，在泌尿系結構和功能異常的基礎上，一些非致病菌和非尿路致病菌也可引起尿路感染。新型隱球菌主要侵犯腎臟和前列腺。在腎盂腎炎的發病機制中，細菌的毒力也有重要作用，從腎盂腎炎患者尿液中分離出的大腸桿菌的毒力比從無癥狀性菌尿癥患者尿液中分離出的大腸桿菌的毒力更強，其表現為：該菌含有多量K抗原；附著于尿路上皮細胞的能力(黏附性)更強；細菌表面具有纖毛，并借此黏附于尿路上皮細胞的相應受體上，可不隨尿液排出體外，而在尿路定居引起感染，為此有人將細菌的黏附性視為其毒性的重要因素。