肝硬化、肝癌晚期常因严重的肝功能衰竭而并发特发性、进行性、肾前性肾功能衰竭，其肾脏组织学可无明显或仅有轻度非特异性改变。患者突然出现无法解释的少尿和氮质血症，主要机制如下：1.肾交感神经张力增高在严重肝硬化或肝癌晚期肝细胞广泛受损，致肝功能严重损害时，腹腔积液、脱水、上消化道出血及放腹腔积液等均可导致有效循环血容量减少，反射性引起交感-肾上腺髓质系统兴奋性增高，使入球小动脉收缩，肾素的合成和分泌增多，血中儿茶酚胺浓度升高，致肾小球滤过率下降，诱发功能性肾功能衰竭。2.假性神经递质增多肝功能衰竭，血中代谢产物不能被清除，假性神经递质替代了正常末梢交感神经递质，使末梢血管张力减低，引起小动脉扩张，血压下降，肾血流灌注减少，肾小球滤过率下降，导致肝肾综合征。
以往的报道，肝肾综合征患者的肾组织常无明显病理改变或轻微改变，不足以解释其肾功能衰竭的严重程度。近年根据肾活检研究，发现肾小球基底膜分裂、增厚，上皮及内皮细胞增生，毛细血管壁增厚，称之为“肝硬化性肾小球硬化”。电镜观察发现肾小球毛细血管内皮下及系膜区有细微颗粒及无定形蛋白质样物质沉着，足突不规则或破坏，免疫荧光检查发现肾小球内有γ球蛋白存在，推测系自身免疫所致。肾小管内常可见到胆汁染色的色素性管型，还可见胆染的或局灶变性的肾小管上皮。
