臨床上大多數結石屬草酸鈣結石。草酸鈣結石可能是壹種多基因遺傳性疾病。基因可通過調控鈣、草酸和枸櫞酸鹽來影響結石的形成。導致草酸鈣結石形成的直接原因有以下幾種。
1.高鈣尿癥：高鈣尿的定義是在隨機飲食下，尿中鈣排瀉量＞200mg/日或＞4mg/kg/日。在草酸鈣結石中，高鈣尿是最常見的代謝紊亂，約占30%-60%。鈣主要在小腸吸收，經腎臟濾過，又從腎小管重吸收，甲狀旁腺素（PTH）和1、25-二羥維生素D參與調節體內鈣的平衡，其調節的器管包括腎臟、腸道、骨骼和甲狀旁腺，假如這些器官的調節功能發生異常，則會導致鈣的代謝紊亂。高尿鈣癥主要有三種類型：①吸收性高鈣尿癥，原由於腸道對鈣的過度吸收；②腎性高鈣尿癥，原因是腎臟對尿鈣的重吸收降低；③重吸收性高鈣尿癥，原因是骨骼對鈣的動員增強。
（1）吸收性高鈣尿癥：
該癥的主要生理紊亂是由於腸道對鈣的過度吸收，增加了腎臟對鈣的濾過負荷；同時由於血鈣的上升反饋性抑制了PTH的分泌，使腎小管的鈣重吸收減少，從而***同導致了尿鈣排出量增加，由於高尿鈣抵消了腸道過度吸收的鈣，從而維持了血鈣平衡。
吸收性高鈣尿癥有三型：I型最為嚴重，無論攝鈣量多少，高鈣尿持續存在；II型只在攝鈣量多時尿鈣才增高，反之則降低；III型是由於腎磷閾低而使腎漏磷，引起輕度低血磷，後者促使1、25-二羥維生素D合成，導致腸對鈣吸收增加及骨骼脫鈣，終使尿鈣升高，故III型又被作為失磷性高鈣尿癥。也有人以為，III型是甲狀旁腺性能亢進的早期臨床表現。
（2）腎性高鈣尿癥：
該癥的生理紊亂在於原發性腎鈣漏，即因腎小管的鈣重吸收功能障礙導致了尿鈣排泄增加。由於腎失鈣過多，造成血鈣降低，進而刺激PTH繼發性分泄增高，後者又使1、25-二羥維生素D合成增多，促使腸吸收增加，終極維持了血鈣的平衡。
（3）重吸收性高鈣尿癥：該癥主要是由甲狀旁腺性能亢進所致，由於甲狀旁腺分泌PTH過多，使骨吸收增加，骨質脫鈣，同時PTH也刺激腎臟加強合成1、25-二羥維生素D，造成腸道對鈣的吸收增加，這些***同的作用打亂了血鈣的平衡，結果是血鈣上升。固然PTH也會加強腎小管對鈣的重吸收，但都無法克服腎的鈣流失，最後的凈作用是高鈣尿。
2.高草酸尿癥：高草酸尿是指尿中草酸鹽排出量＞45mg/日，人體大約80%的草酸是肝內合成和維生素C代謝的終末產物。其余的是來自食品中的草酸，草酸在胃、小腸和結腸吸收，經腎臟排泄。在尿中，草酸進步尿中草酸鈣飽和度的作用是鈣的10倍。假如尿中草酸濃度由日排泄量45mg增加10%成為49.5mg，就即是尿鈣增加100%，相當於尿鈣的日排泄量從200mg增加至400mg。因此，尿中草酸排泄量增高是壹種更為危險的成石因素。高草酸尿癥主要有三種類型：①原發性高草酸尿癥，原由於內源性草酸產生過多；②腸源性高草酸尿癥，原由於外源性草酸吸收過多；③特發性高草酸尿癥，原因不明，可能與紅細胞轉運草酸的功能增強有關。
（1）原發性高草酸尿癥：該癥系常染色體隱性遺傳性疾病，十分罕見，分為兩型。I型是由於線粒體內丙氨酸-乙醛酸轉氨酶缺乏，阻礙了乙醛酸轉化為甘氨酸，致使乙醛酸氧化成代謝終產物的草酸。大量的草酸被排進尿液造成高草酸尿癥。II型的發病機理是由於右旋甘油酸脫氫酶缺陷，不能將羥-丙酮酸轉化成右旋甘油酸，從而轉向形成草酸和左旋甘油酸，這兩種物質被大量排進尿中形成高草酸尿伴左旋甘油酸尿，這兩型原發性高草酸尿癥的***同臨床特征是多在兒童期發病，尿中草酸含量明顯升高，＞100mg/日，輕易形成草酸鈣結石，且很快發展至腎鈣化，壹般早年死於腎功能衰竭。
（2）腸源性高草酸尿癥：高草酸尿癥的常見原因是腸道疾病，包括各種炎性腸道疾病和短腸綜合癥等。腸源性高草酸尿癥壹般表現為尿草酸排泄量中度升高，大約60mg/日。其發生機制與腸道脂肪吸收紊亂有關，在消化過程中所產生的膽酸多在近端胃腸道重吸收，當這壹功能發生障礙時，就會產生皂化作用，即膽酸與鈣、鎂之類的二價陽離子結合，使可溶性的鈣不再與腸道內的草酸結合，這些遊離的草酸被吸收後，就導致了尿中草酸的排泄量升高。此外，腸道內未被重吸收的膽鹽和脂酸還會增加結腸粘膜對草酸的通透性，從而進壹步增加了尿中草酸的濃度。
（3）輕度代謝性高草酸尿癥：
輕度代謝性高草酸尿癥是指在無腸道疾病的情況下，尿中草酸含量輕度升高，約為45-60mg/日。但其重要性對於結石的形成不亞於高鈣尿癥。輕度高草酸尿癥的發病機制不明，有些該癥患者的紅細胞對草酸轉運功能增強，推測與細胞膜的蛋白磷酸化有關。
此外，食用富含草酸的食品及服用大劑量維生素C亦可引起輕度高草酸尿，其中草酸含量最高的是菠菜。口服500mg維生素C後，尿中草酸排泄量隨之增多。每次服用1000mg維生素C，尿中大約增加100mg草酸。
3.高尿酸尿癥：高尿酸尿是指尿中尿酸的排泄量＞600mg/日。臨床上，大約15%的草酸鈣結石是由高尿酸尿所致。造成這種高尿酸尿的主要原因是蛋白攝進過多；其次是由於體內尿酸合成過多，即使限制蛋白攝進，也不能糾正這種高尿酸尿。由高尿酸尿引起的草酸鈣結石稱為高尿酸尿性腎草酸鈣結石（HUCN）。HUCN的形成過程已基本闡明，它是尿酸鈉通過取向附生機制誘導了草酸鈣結石的形成。當尿PH值＞5.5時，過飽和尿酸在含鈉的尿液中解離並形成尿酸鈉，尿酸鈉析出結晶後，再通過異質成核的作用來直接誘導草酸鈣結晶的形成。尿中過多的尿酸鈉還可與尿中某些草酸鈣結晶抑制因子結合，從而間接促進了草酸鈣結晶的形成。
4.低枸櫞酸尿癥：在含鈣結石中，低枸櫞酸尿癥的發生率約為19%-63%。枸櫞酸是體內能量代謝的重要中間產物，是在三羧酸循環過程中由草酰乙酸與乙酰輔酶A縮合而成的。腎組織含有豐富的枸櫞酸代謝的酶系統，因而是枸櫞酸合成和分解的重要部位。在正常情況，大約75%進進原尿的枸櫞酸被腎小管重吸收，其余的25%從終尿排出。這壹過程受體內酸堿平衡的影響。酸中度時，腎小管對枸櫞酸的重吸收增強，尿中枸櫞酸的排泄減少；而在堿中度時，情況則恰恰相反。枸櫞酸對尿液草酸鈣結晶具有抑制作用。其抑制作用與下列因素有關：（1）枸櫞酸是壹種結晶抑制因子，可直接抑制草酸鈣結晶的成核、生長和聚集過程，固然按克分子濃度計算，其抑制活性較其它抑制因子低，但由於其尿中濃度較其它抑制因子高，因而是重要的抑制因子。（2）枸櫞酸是壹種絡合劑，可與尿中的鈣離子絡合，從而降低草酸鈣飽和度，從而間接抑制了草酸鈣結晶形成。在臨床上，單純由低枸櫞酸尿引起的結石只占10%，其余的低枸櫞酸尿性結石往往還會合並其它代謝紊亂，如高鈣尿可合並低枸櫞酸尿，這是由於尿鈣濃度增加時，過多的鈣與枸櫞酸結合，消耗了枸櫞酸所致。壹般而言，重度低枸櫞酸尿的原因多為慢性腹瀉所致的酸中毒，尿枸櫞酸含量小於100mg/日；輕度至中度低枸櫞酸尿多與環境因素有關，例如，食用過量動物性蛋白和鹽、饑餓等，尿中枸櫞酸排泄量約為100-320mg/日。
5.低鎂尿癥：低尿鎂是指尿中排泄的鎂＜50mg/日。大約3%的鈣性結石患者患有低鎂尿癥，其中約2/3還合並低枸櫞酸尿癥。成人天天從食品中攝進的鎂約為240-400mg，其中約有30%-40%被腸道吸收。腎臟是鎂的主要調節器官，正凡人逐日從腎小球濾過的鎂盡大部分被腎小管重吸收，從尿中排除的鎂只占3%-5%，大約50-100mg。鎂是草酸鈣和磷酸鈣的結晶抑制因子，能夠直接抑制結晶的成核、生長和聚集；鎂是壹種二價陽離子，可在腸道中與草酸結合，減少遊離草酸的吸收；鎂也是壹種絡合劑，可與尿中草酸形成可溶性絡合物，競爭性降低尿中草酸鈣飽和度。造成尿鎂降低的因素大致有二類：（1）胃腸丟失過多，見於小腸大部切除和慢性腹瀉引起鎂吸收減少，脂肪瀉者可因鎂與腸道脂肪形成鎂皂";影響其吸收；（2）攝進減少，見於饑餓和長期禁食輸進不含鎂的液體等。