肾结石尿血的主要原因是毛细血管破裂和感染。肾结石可能会与肾盂、输尿管等部位的黏膜发生摩擦，导致黏膜表面的毛细血管破裂，引起出血，从而导致尿血。此外，肾结石还容易引起尿路梗阻，尿液停留在体内的时间过久就容易滋生病原体，引起感染，如尿路上皮癌、鳞状细胞癌等，也会导致尿血。
肾结石引起的尿血通常发生在肾绞痛以及剧烈运动之后。另外，尿路上皮病变也有可能会引起尿血的症状。