肾小管和集合管小管液和上皮细胞之间的渗透浓度梯度可以影响水的重吸收，在此基础之上可以出现渗透性利尿的现象。
当小管液中某些溶质因未被重吸收而留在小管液中时，可使小管液溶质浓度升高，由于渗透作用，也使一部分水保留在小管内，导致小管液中的钠离子被稀释而浓度降低。
于是小管液和上皮细胞之间的钠离子浓度梯度降低，从而使钠离子的重吸收减少而小管液中有较多的钠离子，进而又使小管液中保留较多的水，结果使水的重吸收减少，尿量和氯化钠排出量增多，这种现象称为渗透性利尿。
糖尿病患者由于血糖浓度升高而使超滤液中的葡萄糖量超过近端小管对糖的最大转运率，造成小管液溶质浓度升高，结果使水和氯化钠的重吸收减少，尿量增加。
临床上利用渗透性利尿的原理，给患者静脉滴注可经肾小球自由滤过但不被肾小管重吸收的物质，如甘露醇和山梨醇等用作脱水药，如治疗脑水肿和青光眼等，以降低颅内压和眼内压，也可用于心肾功能正常的水肿和少尿以及预防肾衰竭。