泌尿系感染常见的致病菌以革兰阴性杆菌为主，其中大肠埃希菌是最主要的病原体，约占全部感染的70%-90%。其他常见病菌包括变形杆菌、克雷伯菌、沙雷菌、肠杆菌等。少数情况下，革兰阳性菌如肠球菌、葡萄球菌也可能引发感染，尤其在留置导尿管或存在泌尿系统结构异常的患者中更为多见。
泌尿系感染的病原体分布与感染部位密切相关。下尿路感染如膀胱炎、尿道炎主要由大肠埃希菌引起，其通过尿道逆行上行至膀胱，利用菌毛黏附于尿路上皮细胞，引发炎症反应。上尿路感染如肾盂肾炎的病原体同样以大肠埃希菌为主，但克雷伯菌、变形杆菌等产脲酶菌更易导致复杂性感染，可能与结石形成有关。医院获得性泌尿系感染中，耐药菌如铜绿假单胞菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA的比例显著增加，尤其在长期留置导尿管或接受广谱抗生素治疗的患者中需高度警惕。
泌尿系感染的病原学诊断需结合临床症状与实验室检查。尿培养和药敏试验是明确致病菌及指导治疗的关键，尤其对反复感染、治疗失败或复杂性感染患者不可或缺。经验性抗生素选择需考虑本地耐药情况，如大肠埃希菌对氟喹诺酮类耐药率较高时，应避免首选此类药物。预防措施包括多饮水、避免憋尿、注意会阴部卫生，导尿管相关感染需严格无菌操作并尽早拔管。糖尿病患者及存在泌尿系统梗阻者应积极控制基础疾病，以降低感染风险。
