Na maioria dos casos de ITU, há colonização prévia do trato digestório do indivíduo infectado pelo agente etiológico.

Na maioria dos casos de ITU, a via de infecção é ascendente, ou seja, ocorre colonização do meato uretral, a seguir uretra e bexiga, causando cistite. Nos casos de pielonefrite o agente etiológico ascende pelos ureteres, alcançando o sistema pielocalicial.

Na maioria dos casos de ITU, a via de infecção é hematogênica.

A proteína de Tamm-Horsfall, o fluxo urinário e a imunidade inata local contribuem para a manutenção da esterilidade do trato urinário no sistema pielocalicial, ureteres, bexiga e terços médio e posterior da uretra.