尿脓毒血症微生物通过逆行、血行和淋巴途径进入泌尿道，但病原体必须进入血流才能引起尿脓毒血症。严重的尿路感染，如肾盂肾炎和急性细菌性前列腺炎，易引起菌血症，若合并尿路梗阻则可能发展成尿脓毒血症。尿脓毒血症的易患人群包括：老年患者、糖尿病、免疫抑制患者（例如器官移植受体）、接受化疗的肿瘤患者和接受皮质激素治疗的患者、艾滋病患者。尿脓毒血症的常见原因是尿路梗阻性疾病，如输尿管结石、尿路解剖异常、狭窄、肿瘤或神经源性膀胱功能障碍，另外尿路手术或者泌尿系统的实质脏器感染也可以发生尿脓毒血症。
疾病治疗后虽然脓毒血症的主要病原体是革兰阳性菌，但尿脓毒血症主要是革兰阴性菌，且真菌引起的脓毒血症比率逐渐上升。有关尿脓毒血症的细菌菌谱文献报道不多，通常以复杂性的和院内获得性尿路感染的细菌菌谱来替代。总的来讲，大肠埃希菌大约占50%，变形菌15%，肠杆菌属和克雷伯菌属15%，铜绿假单胞菌5%，革兰阳性菌15%。如果患者的抵抗力下降，毒力更低的细菌如肠球菌、凝固酶阴性葡萄球菌或铜绿假单胞菌也可以引起尿脓毒血症。