革兰氏阴性杆菌是肾盂肾炎最常见的致病菌，其中以大肠埃希菌最为常见，约占全部感染的80%-90%，其次是变形杆菌、克雷伯杆菌。约有5%-10%的尿路感染是由革兰氏阳性菌引起的，主要是粪链球菌和凝固酶(-)的葡萄球菌，其中院内感染复杂性或复发性的感染，尿路器械检查后发生的感染，则多为粪链球菌、变形杆菌、克雷伯杆菌和铜绿假单胞菌所导致，其中变形杆菌最常见于伴有尿路结石者，铜绿假单胞菌多见于尿路器械检查后，金黄色葡萄球菌则常见于血源性尿路感染。此外结核分枝杆菌、衣原体、真菌等也可以引起肾盂性肾炎。
近年来由于抗生素的广泛使用，使得细菌的耐药性逐渐增强，目前国外报道中革兰(-)杆菌对氨苄西林耐药率达到50%，对磺胺类药物的耐药率可达到22%，在长期使用抗生素的患者中，耐喹诺酮类的革兰（+）菌也是较为普遍的。