Virtsarakkotulehdus syntyy tavallisesti siten, että taudinaiheuttamiskykyisiä bakteereita pääsee nousemaan omasta suolistosta, välilihasta tai nivusista virtsaputkea myöten virtsarakkoon. Naisilla on lyhyempi virtsaputki kuin miehillä, mikä on yksi syy siihen, että infektiot ovat naisilla tavallisempia. Vastoin yleistä uskomusta kylmettyminen ja uiminen eivät lisää virtsatietulehdusten riskiä. Joillakin naisilla virtsatietulehdukset ovat seurausta yhdynnöistä, mutta silloinkin infektion aiheuttavat useammin omat kuin partnerin bakteerit. Virtsarakkotulehdus ei ole sukupuolitauti, eikä tulehduksen synnylle useimmiten löydy mitään selvää syytä.
Iäkkäillä naisilla toistuvan virtsatieinfektion riskitekijä on myös vaihdevuosien heikentämä limakalvo, seksuaalisesti aktiivisilla naisilla joskus sukupuoliyhdyntä sekä etenkin iäkkäillä miehillä virtsateissä olevat virtausesteet, kuten suurentunut eturauhanen (ks.
«Eturauhasen liikakasvu (prostatahyperplasia), eturauhasvaiva»4). Sairaaloissa virtsatieinfektiot ovat yleisimpiä hoidon aikana saatuja infektioita (sairaalainfektioita; ks.
«Sairaalainfektiot ja sairaalabakteerit»3). Infektioita edistää virtsakatetrin pitkäaikainen käyttö tai toistuva rakon katetrointi virtsantulo-ongelmien vuoksi. Ne lisäävät infektion riskin kymmenkertaiseksi. Diabetes ja laitoshoidossa oleminen lisäävät virtsatietulehdusten riskiä.
Virtsarakkotulehdus johtaa hoitamattomanakin harvoin munuaisallastulehdukseen. Bakteerit voivat kuitenkin nousta virtsajohtimia myöten munuaisiin asti. Tällöin taustalla voi olla jokin anatominen poikkeavuus, joka on syytä selvittää kaikututkimuksella (ultraäänitutkimuksella) tai muilla tutkimuksilla. Munuaisallastulehdus voi syntyä myös verenkierrosta munuaisiin päässeen bakteerin aiheuttamana.