尿毒症腦病是尿毒症的最常見併發症之一，嚴重降低患者的生活質量，甚至是危及患者的生命，尿毒症腦病的發病機制尚未明瞭，可能與以下原因有關。
一、毒症患者血液中毒素積聚
尿毒症患者血中毒素積聚，腦血液循環出現障礙，水電解質及酸鹼平衡紊亂，腦內毛細血管的通透性增加，從而引起神經細胞與膠質細胞膜特異性改變，改變Na+-K+泵和Ca2+泵的功能，影響神經突觸部位傳遞和處理神經信息，最終導致腦功能紊亂。
二、毒症患者代謝產物排出障礙
患有尿毒症時，患者的尿素、肌酐、二甲胺、氮、胍類、酚酸、β-羥丁酸、膽胺等體內代謝產物排出障礙，導致上述代謝產物在患者體內蓄積，引起相關毒的不良反應，最終導致神經系統病變。
三、毒症患者甲狀旁腺素水平增高
患有尿毒症時，患者血液中的甲狀旁腺素（PTH）水平增高，因其可促使細胞Ca2+內流，改變細胞內外Ca2+比例，使腦及外周神經組織中Ca2+含量增高，從而影響這些組織的正常功能。同時，PTH還通過直接抑制線粒體的氧化磷酸化過程影響組織的能量代謝，導致神經系統損害，出現神經精神症狀。
