本病的确切病因尚不清楚，目前较公认的分型有：
１.腹泻后溶血尿毒综合征（post-diarrhea HUS, D+ HUS）占全部病例的90%左右，又称典型溶血尿毒综合征。本病与产生螺旋毒素的细菌有关

本病的确切病因尚不清楚，目前较公认的分型有：
１.腹泻后溶血尿毒综合征（post-diarrhea HUS, D+ HUS）占全部病例的90%左右，又称典型溶血尿毒综合征。本病与产生螺旋毒素的细菌有关，如致病性大肠杆菌O157：H7、O26、O121、O145等株及志贺痢疾杆菌Ⅰ型。75%的病例与致病性大肠杆菌O157：H7感染有关。该病菌寄生于家畜的肠道，常通过未熟的肉类和未及巴氏消毒的牛奶传播。
２.无腹泻溶血尿毒综合征（non-diarrhea HUS, D- HUS）约占10%的病例，又称非典型溶血尿毒综合征。常与以下因素有关：
（１）感染  包括细菌感染（肺炎球菌、空肠弯曲菌、伤寒杆菌、假单胞菌属、耶辛那菌、类杆菌等）和病毒感染（流感病毒、EB病毒、柯萨奇病毒、埃可病毒、人类免疫缺陷病毒等）。
（２）药物  使用环孢素、丝裂菌素、光辉霉素、干扰素诱导剂、吉西他滨等。
（３）其他  系统性红斑狼疮、肿瘤、恶性高血压、器官移植等。有家族中同患溶血尿毒综合征的报道，为常染色体隐形或显性遗传。

主要改变位于肾脏。光镜下急性期肾脏呈微血管病变，表现为广泛的纤维蛋白沉积，形成纤维素性血栓，毛细血管腔栓塞，内皮细胞肿胀，并不同程度地与基底膜分离。系膜增生，偶有新月体形成。严重者可见系膜溶解。间质动脉内膜增生、中层纤维化，晚期可见肾小球硬化、玻璃样变、肾小管萎缩及间质纤维化。
免疫荧光检查可见纤维蛋白原、凝血因子Ⅷ及血小板膜抗原沿肾小球毛细血管壁及系膜区沉积，也可见IgM、补体C3、C1沉积。
电镜下可见内皮细胞增生、肿胀，内皮和基底膜之间分离形成内皮下间隙，其间充以细微纤维、脂质红细胞碎片、血小板，沿内皮细胞侧可见新形成的薄层基底膜，上皮细胞足突融合。