血红蛋白尿性急性肾衰的形成原因如下：血红蛋白从红细胞释放出以后，在血浆中与触珠蛋白紧密结合成血红蛋白触珠蛋白复合物，经过肾脏时不被肾小球滤过，不应该出现在尿中。当大量溶血的时候，血红蛋白释出增多，超过触珠蛋白的最大结合能力，所以游离血红蛋白能够被肾小球滤过，滤过的血红蛋白在近曲小管内，被上皮细胞重吸收。当滤过的游离血红蛋白超过肾小管重吸收的最大限度时，就会出现血红蛋白尿。血红蛋白可转变成具有肾毒性的高铁血红蛋白，另外肾缺血及缺氧也可以促使高铁血红蛋白沉积在肾小管，使之发生阻塞而引起肾衰竭。
血红蛋白尿急性肾衰竭的形成，是由于各种原因导致血红蛋白尿，通过对肾小管上皮细胞的直接毒性作用、形成管型阻塞肾小管及收缩血管致使肾缺血等导致的急性肾衰竭。红细胞自身异常包括先天性和获得性的红细胞自身异常。先天性的红细胞自身异常包括遗传性的红细胞膜缺陷、红细胞酶缺乏、血红蛋白病及先天性红细胞卟啉代谢异常，获得性的红细胞自身异常主要是细胞膜-糖基磷脂酰肌醇锚蛋白异常。自身免疫因素、血管因素、生物因素、理化因素、药物因素及同种免疫因素等均可导致红细胞溶解。红细胞的代谢产物可通过直接毒性作用、形成栓子阻塞肾小管或血管、清除一氧化氮导致肾血管收缩等机制引起急性肾衰竭。