Die Entstehung von Nierensteinen ist von vielen Faktoren abhängig, die je nach Ausprägung zu verschieden zusammengesetzten Konkrementen führen. Viele Stoffwechselabläufe sind in diesem Zusammenhang noch ungeklärt.

Auf molekularer Ebene kommt es zu einer Erhöhung der Konzentration von schwerlöslichen Ionen oder anderen Harnbestandteilen bis zur Überschreitung des sogenannten Löslichkeitsprodukts. Dadurch beginnen diese Substanzen (Salze) auszufallen und Konglomerate zu bilden, die ab einer gewissen Größe die ableitenden Harnwege nicht mehr passieren können.

Die Erhöhung der steinbildenden (lithogenen) Harnbestandteile kann viele Ursachen haben. Neben Exsikkose (Dehydratation) und Flüssigkeitsmangel kommen hier Erkrankungen in Frage, die zu einer erhöhten Harnkonzentration von Metaboliten oder Ionen führen, wie z.B. Hyperurikämien (vermehrte Harnsäure, Gicht) oder bestimmte Infektionserkrankungen. Es gibt auch Störungen der Nierenfunktion, bei denen zu viel Kalziumphosphat ausgeschieden wird (Tubuläre Azidose).