Patofisiologi ISK melalui jalur hematogen melibatkan mikroorganisme seperti Staphylococcus aureus, Candida sp., Salmonella sp. dan Mycobacterium tuberculosis, yang menyebabkan infeksi primer ditempat lain pada tubuh manusia. Ginjal merupakan lokasi yang sering ditemukan abses pada pasien dengan bakterimia atau endokarditis yang disebabkan oleh bakteri gram positif, Staphylococcus Aureus
Pada sebagian besar kasus ISK, infeksi awal bermula dari uretra lalu ke kandung kemih melalu jalur ascending. Infeksi yang naik dan berkelanjutan ke ureter dan ginjal merupakan jalur utama penyebab infeksi pada parenkim ginjal. Hal ini memberikan penjelasan yang logis terhadap tingkat kejadian ISK yang lebih tinggi pada wanita, dimana saluran uretra wanita yang lebih pendek dibandingkan pria akan memudahkan bakteri untuk menginfeksi saluran kemih.