在腎血管性高血壓中腎素-血管緊張素-醛固酮系統(RAAS)起主要作用。可用兩種Glodblatt經典模型來闡明。
1.雙腎單夾 類似于單側RVH。系鉗夾腎動脈的一側使鉗夾側腎動脈血流量減少。通過刺激壓力和化學感受器致密斑，使腎素分泌增多。血管緊張素Ⅱ(ATⅡ)形成增多后，通過：
(1)直接使全身小動脈收縮。
(2)刺激醛固酮釋放，致水、鈉潴留。
(3)ATⅡ能刺激交感神經，使其活力增強，還可刺激腎上腺髓質合成，并釋放去甲腎上腺素增多，引起高血壓。
但此作用機制可通過對側腎壓力性排尿作用部分代償，最終不出現鈉潴留，其結果是：①缺血側腎素分泌增多；②對側正常腎由于血壓升高及鈉潴留的負反饋作用，使腎素分泌抑制；③缺血腎血流減少；④ATⅡ誘發血管收縮導致高血壓。ATⅡ受體拮抗藥或血管緊張素轉移抑制劑(ACEI)可使ATⅡ作用減弱，血壓下降，但抑制了對側腎素的反饋抑制，腎素及ATⅡ反而增加。
2.單腎單夾 為鉗夾一例腎動脈，而對側腎被切除，孤立腎與此種模型較為一致。這樣，壓力性利尿排鈉作用不再發生，導致鈉潴留。同時反饋抑制了腎素分泌，外周血漿腎素水平在急性期后正常或降低。單用ACEI不能防止高血壓的發生，若同時利尿排鈉，可使血壓下降。此種RVH可以是腎素依賴型，也可以是容量依賴型。雙側腎動脈狹窄是否與此一致尚有爭論。
此外激肽釋放酶-激肽-前列腺素系統在RVH的發病機制中也有一定作用，激肽由激肽釋放酶激活后，促進前列腺素合成。兩者可使全身小動脈擴張，外周血管阻力降低，腎血管擴張，腎血流量增加，促進了水鈉排出。在Glodblatt動物模型中，尿中激肽釋放酶活力降低，以上因素又參與了高血壓的發生。RVH的發生與腎動脈狹窄發生的速度和時期有一定關系，腎動脈發生栓塞的數分鐘內可出現高血壓，即急性期，此時多為腎素依賴性高血壓，如應用ACEI可使血壓迅速有效地下降，數天或數周后進入過渡期，此期的血漿腎素和血管緊張素仍維持較高水平，但鈉、水潴留已起作用，ACEI的應用仍可使血壓下降，但速度減慢。最后是慢性期，水、鈉潴留和血容量擴張對腎素的分泌起可抑制作用。