大約95%的尿路感染，其病原菌是由尿道經膀胱，輸尿管而上行到腎臟的。正常情況下，尿道口上端1～2cm處有少量細菌存在，只有當機體抵抗力降低或尿道黏膜損傷時，細菌才能入侵、繁殖。尿液的沖洗，尿液中的IgA、溶菌酶、有機酸，黏膜的完整性，膀胱移行上皮分泌的抗黏附因子(Muein)均能抵制病原菌的入侵。近年來電鏡證實，大腸埃希桿菌表面有許多P菌毛，它們能特異性地識別和結合于尿路上皮細胞表面的相應受體，從而使菌體緊密黏附在尿路上皮細胞上，避免被尿液沖洗掉。大腸埃希桿菌有菌體(O)抗原、鞭毛(H)抗原、莢膜(K)抗原，多糖類的K抗原能抑制吞噬細胞殺菌活性，與其致病力直接有關。變形桿菌無P菌毛和K抗原，不易黏附于膀胱的移行上皮，但能黏附于外生殖器的鱗狀上皮細胞上。留置導尿管、尿路結石、刨傷、腫瘤、前列腺增生肥大、先天性尿路畸形(包括膀胱壁內輸尿管、括約肌發育不全引起的膀胱輸尿管反流)、神經元性膀胱等均是上行性感染的危險因素。