Phần lớn viêm đường tiết niệu do vi khuẩn xâm nhập vào đường niệu. Vi khuẩn xâm nhập chủ yếu theo đường viêm ngược dòng, từ bộ phận sinh dục ngoài rồi lan lên trên thận. dù là mầm bệnh nào thì chúng đều có chung một cách xâm nhập là đi từ dưới lên trên. Đầu tiên, mầm bệnh lây từ phân trong đại tràng vào bộ phận sinh dục ngoài. Chúng gây viêm niệu đạo, bàng quang và cứ thế xâm nhập và viêm lan lên trên. Gần như tất cả đều có chung một con đường gây bệnh.

Đại đa số các trường hợp do vi khuẩn "Escherichia coli" gây ra (Có khoảng 90% trường hợp là do vi khuẩn E.coli gây ra) bởi vi khuẩn này có khả năng thâm nhập trực tiếp vào đường tiết niệu, hoặc qua sinh hoạt tình dục, qua các dụng cụ đặt xông dẫn lưu, phẫu thuật nội soi..., ngoài E.Coli còn có các loại vi khuẩn như Klebsiella, Proteus, Staphylococcus Saprophyticus. Không phải tất cả, nhưng đa phần những vi khuẩn này là vi khuẩn đường ruột, ký sinh trong ruột già ở trẻ, chỉ một tỷ lệ rất nhỏ là do vi rút hoặc do nấm gây ra. Ngoài ra, viêm đường tiết niệu còn có thể do thấp nhiệt (nóng trong) gây nóng, rát, buốt khi đi tiểu, các đối tượng này thường hay bị tái phát vào mùa hè.

Các yếu tố thuận lợi cho viêm đường tiết niệu xảy ra là: sỏi đường tiết niệu, ứ trệ nước tiểu do u, phì đại tuyến tiền liệt, sinh hoạt tình dục với người bị bệnh đường sinh dục - tiết niệu mà không dùng phương tiện bảo vệ, mắc các bệnh như đái tháo đường, suy giảm miễn dịch, già yếu, suy kiệt... Viêm đường tiết niệu rất dễ tái phát nếu không điều trị dứt điểm, tận gốc.

Mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào cơ quan bị viêm. Nếu vi khuẩn trú ngụ ở bàng quang, tức viêm bàng quang, việc viêm nhiễm không mấy nghiêm trọng. Nhưng nếu vi khuẩn xâm nhập tới thận, tức viêm thận, tính chất viêm nhiễm trong trường hợp này lại trở nên nghiêm trọng và cần phải đi khám ngay lập tức để được điều trị kịp thời.

Ngoài ra, nguyên nhân chính gây viêm đường tiết niệu là quan hệ tình dục. Quan hệ tình dục tăng nguy cơ viêm đường tiết niệu.