אבנים בכליות נוצרות כתוצאה משתן מרוכז יתר על המידה, הנגרם בשל נפח שתן נמוך או בעקבות הפרשת-יתר של חומר מסוים בשתן. כתוצאה מכך, נוצר ריכוז גבוה של חומרים מסוימים בשתן, שאינם מתמוססים ומתגבשים עם הזמן לכדי אבנים, בתהליך שיכול להימשך חודשים רבים או שנים עד להופעת התסמינים.

תפוקת שתן נמוכה יכולה להיגרם כתוצאה מאובדן נוזלים או שתייה לא מספקת, למשל בשל הזעה מוגברת או עקב שלשול כרוני. סיבה נוספת לכך היא שתן עמוס בחומר מסוים, בעקבות תזונה לקויה, ייצור יתר על ידי הגוף ושינויים בתפקוד המעיים או הכליות.

הסיכויים ליצירת אבן נוספת לאחר אבן ראשונה בכליות עומדים על כ-50% תוך 10 שנים, ו-75% תוך 20 שנים.

מרבית אבני הכליה מכילות סידן, ורובן מורכבות משילוב של סידן ואוקסלט, או סידן ופוספט. כמו כן, אבני סטרוביט נוצרות אצל אנשים הסובלים מזיהומים חוזרים בשתן. כ-10% מהאבנים מורכבות מחומצת שתן, תוצר לוואי של פירוק חלבונים, המופרש בריכוז גבוה יותר אצל אנשים הסובלים משיגדון (גאוט), תסמונת מטבולית או השמנת-יתר.

צילום רנטגן יזהה את רוב האבנים, אך ישנן אבנים כמו אבני חומצה אורית, המצריכות בדיקת CT, מאחר שלא ניתן לראותן בצילום רנטגן.