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導致腎前性急性腎損傷的病因持續存在會導致腎性急性腎損傷，此時不僅僅是體內的代謝產物瀦留，同時存在腎臟病理改變，表現為急性腎小管壞死，輕的為腎小管上皮細胞頂端的刷狀緣(腎小管上皮細胞凸向腎小管管腔的指狀細長突起，醫學是稱之為微絨毛，是腎小管重吸收原尿中葡萄糖、氨基酸等物質的結構基礎)脫落，嚴重的腎小管上皮細胞全部脫落，僅剩腎小管基底膜，也稱“裸膜”。
由於腎小管上皮細胞壞死，腎小管不能重吸收原尿(從腎小球毛細血管濾出至腎小管中的尿，稱為原尿。最終排出體外的尿液稱為終末尿，是原尿經過腎小管，腎小管重吸收其中的水分、葡萄糖、氨基酸等小分子物質後形成)中的鈉，在這種情況下患者尿鈉排洩增加[尿鈉>20毫摩爾/升(mmol/L)],同時由於腎小管對原尿中水的重吸收減少，尿比重降低(一般<1.012)，尿滲量下降(一般<250mOsm/kg.H2O)。由於腎小球沒有病變，因此尿蛋白陰性，尿沉渣鏡檢紅細胞計數正常。
急性腎小管壞死主要源於腎臟缺血和中毒。
腎臟缺血的原因同腎前性急性腎損傷，見於各種原因引起的休克、心功能不全等導致的腎臟灌注不足，這些病因要及時糾正。
另一個導致急性腎小管壞死的病因為中毒。中毒包括二類，一類為藥物，包括①抗生素：抗細菌 (如氨基糖苷類，包括慶大毒素、鏈黴素、丁胺卡那黴素等)、抗真(黴)菌（兩性黴素B等）、抗病毒（阿昔洛韋、西多福韋、茚地那韋、膦甲酸等）；②化療藥物（主要用於抗腫瘤和治療自身免疫性疾病，如順鉑、絲裂黴素、甲氨喋玲等）；③造影劑；④非類固醇類消炎藥（主要用於解熱鎮痛如消炎痛、炎痛昔康等）；⑤免疫抑制劑（如環孢素、他克莫司等）；⑥中藥（主要為含馬兜鈴酸成分的中藥，如關木通、青木香、細辛、厚朴、廣防已、硃砂蓮等）。
另一類為毒物：包括①有機溶劑：乙二醇、甲苯、乙烯醇、四氯化碳、苯、酚等；②生物毒素：如蛇毒、蜂毒、蜘蛛毒、魚膽、毒蕈(蘑菇)等；③降草劑(如百草枯等)；④內源性毒素：肌紅蛋白(見於橫紋肌溶解如地震、擠壓傷等)、血紅蛋白(各種原因導致的溶血性貧血)、免疫球蛋白輕鏈(如多發性骨髓瘤引起的管型腎病)、草酸鹽、尿酸鹽等。
急性腎小管壞死的恢復期明顯延長，除去除病因(糾正休克、避免腎毒性物質)外，可以用冬蟲夏草製劑，如：百令膠囊、金水寶、健腎丸（東部戰區總醫院自制藥）等，促進腎小管上皮細胞再生修復，監測腎功能電解質的變化，必要時連續性腎臟替代治療，以清除毒素和體內的代謝產物，維持機體內環境的穩定。
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