泌尿系结石主要由无机盐和有机盐以及酸组成，大部分为晶体状态。如草酸盐、磷酸盐、尿酸盐、胱氨酸盐等。一般的结石都有一个核心，其中尿酸盐结石的核心又可分为颗粒型和微晶型。结石的结晶多为混合型，以一种成分为主。各种结石有一定的结构特征，如二水草酸钙结石表面多毛刺，一水草酸钙多为光滑的小球体。磷灰石较松散呈云层状，易剥脱。尿酸盐可与一水草酸盐相互交替构成“年轮”状同心排列。

  按结石化学成分可分为含钙结石、感染结石、尿酸结石、胱氨酸结石四类。

    经临床观察发现，含钙结石是泌尿系结石中最常见的结石类型。约占全部泌尿系结石的70％-80％。含钙结石可分为：草酸钙、磷酸钙、或草酸钙+磷酸钙的混合结石，其中，纯草酸钙结石和草酸钙+磷酸钙的混合结石最为常见，纯磷酸钙结石少见。目前，仅有少数含钙结石病例能明确其病理病因，如甲状旁腺机能亢进、髓质海绵肾、肾小管酸中毒等，而大多数含钙结石的病因尚不十分清楚。目前普遍认为含钙结石不是单一原因引起，而是多种代谢紊乱的结果，由多种因素促成。这些代谢紊乱涉及钙磷镁代谢、草酸代谢、尿酸代谢、枸橼酸代谢等，还有尿酸碱平衡失调。

   感染结石主要由磷酸镁铵组成，有时混合碳酸磷酸钙和尿酸铵。感染结石的形成原因是由于细菌感染，最常见的细菌是奇异变形杆菌，属肠道致病菌，常伴有持续的或反复发作的尿路感染史。细菌将尿素分解成氨，使尿液碱化，尿中磷酸盐易发生沉积，形成结石。此外，细菌、脓块及坏死组织也可成为结石的核心。在结石裂隙内，甚至在结石核心，都可能藏有细菌，抗菌药物不易到达该处而难以消灭它们，停止使用抗菌药物后，这些幸存的细菌又死灰复燃，引起复发。

    尿酸结石成分可分为：尿酸、尿酸胺或除上述成分外还含有少量的草酸钙。尿液中尿酸溶解度下降和过饱和化是尿酸结石形成的前提，常见病因：原发性痛风、先天性代谢紊乱、回肠造瘘术后、某些肾脏病变等。约25%病人有痛风发作史，可发现痛风结节和关节畸形。一般男性多于女性，具有遗传倾向。

    胱氨酸结石可分为：纯胱氨酸或含有少量草酸钙成分。病因是尿胱氨酸含量增多，如24小时尿胱氨酸排泄量大于300毫克，称纯合子胱氢酸尿症，是胱氨酸结石的主要病因；24小时尿胱氨酸排泄量100～300毫克，称杂合子胱氨酸尿症，其能够提高草酸钙结石的形成率。这种结石也有遗传因素，是一种肾小管的遗传性缺陷。