（1）直接肾毒性作用。指肾脏毒物通过干扰生化过程而直接影响肾脏实质组织细胞的代谢。肾脏毒物与细胞膜作用，损害细胞膜，破坏其保护屏障。
（2）免疫反应。某些肾脏毒物进入体内，作为一种全抗原（如抗血清），可与机体产生的抗体结合成为抗原-抗体复合物，作用于肾小球基膜而引起病变；另一些毒物则作为半抗原，如先与血浆中蛋白质或直接与肾小球基膜的蛋白质结合，可能需要在补体的参与下，对肾小球基膜发生免疫反应。
（3）肾小管管腔阻塞。肾小管机械性阻塞，可导致其功能丧失，使肾小管变性、坏死。
（4）血流动力学的改变。血流动力学的改变与肾脏功能和病理变化有密切关系。去甲肾上腺素和肾上素，用药剂量过大或时间过久，可因肾血管强烈收缩、肾血流量严重减少导致急性肾功能衰竭，出现少尿、无尿和肾实质损伤。