Eine Harnblasenentzündung wird meist durch eine aszendierende – aufsteigende – Infektion aus der Harnröhre hervorgerufen.
Dazu sammeln sich mit Hilfe so genannter Adhäsine pathogene – krankmachende – Erreger auf den Urothelzellen an. Nach dieser Kolonisation kommt es zu entzündlichen Prozessen mit Schädigung der Epithelzellen und der darunter liegenden Zellverbände. Dabei spielen Toxine – Gifte – eine Rolle, welche von den Bakterien gebildet werden, wie z. B. alpha-Hämolysin und CNF1 – zytotoxisch nekrotisierender Faktor – beim Bakterium E. coli. Weitere Toxine sind Endotoxin A, Proteasen oder Ureasen. Viele Erreger können sich gegen eine Immunantwort des Körpers wehren, beispielsweise durch Kapselbildung.

Häufigster Erreger ist das gramnegative Bakterium E. coli – Escherichia coli –, welches ein Darmbakterium ist und ca. 80 Prozent aller akuten Harnwegsinfektionen verursacht.

Weitere mögliche Erreger sind

• Proteus
• Klebsiellen
• Enterobakter
• Grampositive Kokken – z. B. Staphylococcus saprophyticus, Enterokokken
• Hefepilze – Candida und andere Pilzspezies
• Mykoplasmen
• Ureaplasmen
• Chlamydien – Chlamydia trachomatis
• Neisserien – Neisseria gonorrhoeae
• Viren – z. B. Herpes simplex, Adenoviren

Ebenso ist es möglich, dass eine Infektionen der Nieren sich auf die Harnblase ausbreitet, was als deszendierende – absteigende – Infektion bezeichnet wird. Dieses kann z. B. bei einer Pyelonephritis – Nierenbeckenentzündung – der Fall sein.