早在公元前400年，“医学之父”希波克拉底就已经注意到肾绞痛。他是最早观察并将泌尿道阻塞和疼痛联系到一起的人之一。在当时，他记录下来了病人肾绞痛的过程：一阵急性的疼痛从发病一侧的肾、腰和睾丸传来；病人出现尿频，渐渐的尿液减少了。砂砾随着尿液排出；当砂砾经过尿道时，就会引起剧烈的疼痛，而当砂砾排出后，疼痛缓解；然后同样的过程又开始了。
肾绞痛发作时，腰腹部会出现刀割一样的疼痛。然而，疼痛的原理并非是肾脏、输尿管等系统被石头硌着或者划伤产生的痛感。结石引起的急性梗阻才是肾绞痛产生的“元凶”。肾结石所产生的症状，根据结石的大小、形状、表面是否粗糙和位置不同而异。肾盂、肾盏内不活动的小结石，不伴有梗阻与感染者，可以没有任何症状。这也是为什么有些患者虽然患有肾结石，而且结石都已经长得很大了，但自己依然不会感觉到明显的疼痛。
当结石引起尿路梗阻，肾里出来的尿液不能通过膀胱，就会堆积起来并且使周围组织拉伸，这种拉伸激活了疼痛神经纤维。身体将这些神经被激活的程度翻译成相应的疼痛程度，就成了人们感受到的肾绞痛。结石从肾向下移动到输尿管和膀胱时，疼痛常常跟着移动。通常，当结石位于输尿管附近时，疼痛位于腰的上侧，而当结石移动到快到膀胱处，则睾丸附近会痛。病人排石过程中，除了疼痛还会有其他的症状，比如，恶心和呕吐也是肾绞痛发作时常见的症状。
由于梗阻的持续，肾盂的压力逐渐上升，因而释放出前列腺素E2。它会引起一波波逐渐增强的输尿管收缩，这种收缩通常将尿液推进到膀胱，甚至会使输尿管痉挛。它同时会引起入球小动脉的扩张，增加了流向肾里的血流量，并且产生了暂时性的利尿作用，最终使得结石周围的输尿管痉挛收紧，导致了梗阻的恶化。痉挛又引起了乳酸的积累，引发出炎症级联反应，使得疼痛更加剧烈。
随着时间推移，出球小动脉开始压缩，同时肾小球的过滤能力加强，增强的过滤性则使压力升得更高，因而流向肾脏的血流减弱。这个过程就像人们给草坪浇水用的水管。入球小动脉就像水管连接的水龙头，出球小动脉就像和洒水器相连的水管末端，可以打开或关闭。当它们的功能正常时，水龙头和水管末端都开放，水流（尿液）形成一种缓慢和持续的速率。当结石梗阻时，水龙头开的更大，末端则夹得更紧，因此更多的液体由于压力从水管全身渗出。当夹子完全夹紧后，液体则全部从水管的管壁向外渗出。
在这个阶段，水龙头末端的夹子逐步的夹紧，因而流向肾的血流减少，以至于渗出的血流和尿液的量开始下降，输尿管压力随之减轻。
在此，提醒广大患肾结石的亲们，不管痛或者不痛，发现肾结石了，还是尽早治疗。当肾结石停留在肾盏当中，或者卡在了肾盂与输尿管的连接处，就会堵塞肾脏内尿的出口，造成肾盂积水。这样的长期积累，会让肾脏长期受压，肾内血流减少从而发生萎缩，肾功能跟着逐渐减退或者丧失，时间长了就会造成很大的伤害。
