La retención urinaria se debe al incremento de la resistencia al flujo de la orina por medios mecánicos o dinámicos, la limitación del control neurógeno de la contractilidad del músculo detrusor y a la descompensación subsecuente de la función de vaciamiento. El proceso de vaciamiento, o micción, implica una integración y una coordinación complejas de funciones neurológicas corticales superiores (simpáticas, parasimpáticas y somáticas) y musculares (músculo liso del detrusor y el esfínter). Para el vaciamiento normal de la vejiga se necesita la contracción coordinada de la musculatura lisa de la vejiga al tiempo que se reduce la resistencia del músculo liso y estriado del esfínter, y que no exista ninguna obstrucción anatómica. Por ende, la modulación neurológica desempeña una función importante en el proceso de vaciamiento.
La inervación simpática, encargada del control de las vías urinarias bajas y de la función de almacenamiento de la orina, tiene su origen en las vértebras T10 a L2. La inervación somática que genera el nervio pudendo (S2, S3 y S4) hace posibles los impulsos sensitivos y el tono muscular de la pelvis. Cuando se transmite el impulso sensitivo de distensión vesical hacia los centros corticales, estas regiones del encéfalo coordinan con agilidad la micción voluntaria.
Cualquier afectación que interfiera en el control neurológico del proceso de micción puede perturbar la función de vaciamiento. La retención urinaria es la incapacidad para orinar de manera voluntaria a pesar de que exista distensión vesical, y es consecuencia de la disfunción del proceso normal de micción, que implica sobre todo la función del músculo detrusor y su coordinación con el control de la salida vesical. Al tiempo que se incrementa de manera progresiva la obstrucción de la vía de salida vesical, el chorro urinario pierde fuerza y tamaño, a pesar de la contracción forzada y prolongada del detrusor. Cuando existe descompensación crónica de la micción, la disminución de la contractilidad del músculo detrusor es más pronunciada y el volumen de orina residual es mayor, a diferencia de lo que ocurre en la descompensación aguda.