Cơ chế hỡnh thành sỏi niệu quản cũng như sỏi thận là một bệnh chuyển hoỏ mà quỏ trỡnh hỡnh thành sỏi rất phức tạp. Cỏc thuyết hỡnh thành sỏi tiết niệu hiện nay được chia ra 4 giả thuyết chớnh là: thuyết bóo hũa quỏ mức, thuyết đỳc khuụn trờn một nhõn dị chất, thuyết giảm cỏc chất ức chế tạo sỏi, và thuyết chồng xếp cỏc cấu trỳc tinh thể [91]
Thụng thường cú sự thăng bằng giữa tốc độ hoà tan và tăng trưởng của cỏc tinh thể trong dung mụi. Ở giai đoạn này chưa cú sự kết tinh của tinh thể.
Nếu nồng độ cỏc ion tăng đến mức bóo hoà, đạt đến điểm gọi là “sản phẩm hoà tan” (solubility product), thỡ sẽ hỡnh thành giai đoạn chưa ổn định (metastable) và sỏi cú thể kết tinh trờn một nhõn dị chất. Nếu nồng độ cỏc ion tiếp tục tăng lờn mức quỏ bóo hoà, đạt đến điểm gọi là “sản phẩm tạo thành” (formation product), sỏi sẽ kết tinh một cỏch tự nhiờn trờn một nhõn đồng chất ở giai đoạn khụng ổn định (unstable). Nhiệt độ và pH của mụi trường tỏc động lờn cỏc giai đoạn trờn đõy [44], [35], [91].
Cỏc nhõn sỏi được hỡnh thành sẽ trụi theo dũng nước tiểu ra ngoài cơ thể hoặc kết tụ lại với nhau, đặc biệt trong mụi trường quỏ bóo hoà. Trong cỏc nhõn dị chất, phải kể đến hiện tượng “chồng xếp” (epitaxy) giữa 2 cấu trỳc tinh thể gần giống nhau. Khi phõn tớch thành phần sỏi, cú thể phỏt hiện một số thành phần hữu cơ thường cú trong nước tiểu bỡnh thường hay bị nhiễm khuẩn, một số tỏc giả gọi đú là khuụn đỳc (matrix). Nếu sỏi phỏt triển nhanh hoặc bỏm được vào một vị trớ ở đường tiết niệu trờn, bệnh sỏi đó được hỡnh thành. Hiện tượng này dễ xảy ra khi cú dị tật bẩm sinh hay mắc phải làm cản trở lưu thụng dũng nước tiểu.
Giả thuyết Randall (1936) nờu lờn niờm mạc gai thận bỡnh thường nhẵn nhụi, khi bị viờm mạn tớnh trở lờn sần sựi nờn tinh thể dễ gắn kết tụ tạo sỏi [dẫn theo 17].
Tuy nhiờn, trong nước tiểu cũng cú những chất “ức chế kết tinh sỏi”, bao gồm magie, citrat, pyrophosphat, glycoprotein, mucopolysacarit, và một số vi lượng kim loại khỏc. Sự thiếu hụt cỏc chất này trong nước tiểu tạo thuận lợi cho quỏ trỡnh tạo sỏi.
Sỏi niệu quản hầu hết là do từ thận di chuyển xuống (chiếm 80%), nú cú thể được bài tiết ra ngoài hay mắc lại niệu quản tuỳ thuộc vào kớch thước
sỏi và sự lưu thụng của niệu quản. Vị trớ sỏi niệu quản cú thể ở 1/3 trờn, 1/3 giữa hay 1/3 dưới. Số lượng sỏi một hoặc nhiều viờn cú khi xếp thành chuỗi trong niệu quản.