NS蛋白尿的主要成分为白蛋白，亦包括其他血浆蛋白成分，与尿蛋白的选择性有关。目前认为，肾小球基底膜通透性的变化是肾病综合征时蛋白尿的基本原因，包括电荷屏障、孔径屏障的变化。而肾小管上皮细胞重吸收原尿中的蛋白，并对之进行分解代谢的能力对蛋白尿的形成也有一定的影响。尿蛋白的量还受血浆浓度及肾小球滤过率等因素的影响。血浆白蛋白严重降低时，可使尿蛋白排出量减少。反之，当静脉输注浓缩蛋白制剂时，尿蛋白排出量可一过性地增加。肾小球滤过率对尿蛋白排出的影响可见于非固醇类消炎药和血管紧张素转化酶抑制剂通过影响肾小球灌注、跨膜压而使尿蛋白减少40~60%。
低蛋白血症，是NS必备的第二个特征。其主要原因是自尿中丢失白蛋白，但二者并不完全一致，因为血浆白蛋白值是白蛋白合成与分解平衡的结果。①NS时肝脏对白蛋白的合成轻度增加，但增加的程度常不足代偿尿的丢失。肌肉发达、高蛋白入量者，可见到虽然有大量蛋白尿，而血浆白蛋白浓度正常，这说明白蛋白的合成代谢在一定条件下可以代偿尿的丢失。另一方面，于中等程度尿蛋白时，也可见到严重的低白蛋白血症，这与肝脏代偿性合成功能差有关，常伴低胆固醇血症，如狼疮性肾炎伴肝脏受损时；也可能因NS时血管壁对白蛋白的通透性增加有关，使间质液中白蛋白含量增多，而血液中白蛋白含量下降。②患者肾小管分解白蛋白的能力增加，但肾外的白蛋白分解过程是下降。③患者自胃肠道丢失白蛋白。严重水肿时，胃肠道吸收能力下降，消肿后吸收功能恢复正常。
NS发生水肿的机理于八十年代就有很多争议。传统的观点认为：本病水肿的基本发生原理为肾小球基底膜对尿蛋白（特别是白蛋白）的通透性增加，尿内丢失大量蛋白引起血浆白蛋白下降。当血浆白蛋白降低而使血浆胶体渗透压由正常的3.3~4.0kPa（25~30mmHg），降至0.8～1.1kPa（6～8mmHg）时，根据Starling原理便不难理解血管内水分向组织间液移动，而发生水肿。有效循环血容量下降及心搏出量下降可以激活神经、内分泌的调节反射，表现为交感神经张力升高、儿茶酚胺分泌增加、肾素-血管经张素Ⅱ-醛固酮活性增高、抗利尿激素释放增加。这些神经、内分泌的继发变化与胶体渗透压下降这两个重要因素同时作用，进一步引起：①肾小球血流量及滤过率下降；②远端肾小管对钠的回吸收增加，致继发性钠、水潴留。理论上分析如果只有胶体渗透压下降的因素而无钠、水潴留，当一定量的液体由血管外逸走后，将使组织间压上升，毛细血管内外压差重新平衡时，水肿即呈“自限性”。上述观点于1968年首先被Eisenberg的观察所反对，他发现NS病人水肿时血容量是正常的。近年来的研究支持这一观点。尽管临床上于NS时可以见到低血容量的表现，如脉压小、脉搏细弱、体位性低血压、偶可见到血液浓缩、血色素升高等。但低血容量只见于7~38%病人。更有研究发现给于胶体溶液扩容后尿钠排泄量仍低于摄入量。对于本征引起的内分泌变化也有很多争议。NS患者血管紧张素、醛固酮水平的测定结果不一致。
目前大多数研究认为NS水肿的发生主要与原发性肾性钠潴留有关。可能的环节：①多数NS病人肾小球滤过率有一过性轻、中度下降，随NS的缓解而恢复。肾小管重吸收增加在本征水肿中也起重要作用。②NS时原尿中大量蛋白可影响尿钠的排泄。③NS患者远端小管对ANP的反应能力下降。总之，NS水肿的确切机理有待进一步研究。
自从1917年首次认识肾病综合征可伴有脂质异常后， 人们普遍认为脂质代谢紊乱是该综合征的一个重要特点。在肾病综合征时， 高脂血症的发生率在70%以上。多数研究者发现，肾病综合征患者血浆甘油三酯、总胆固醇、VLDL-C和LDL-C水平均可升高; 而HDL-C可以升高、正常或下降。 一般认为，肾病综合征的脂质代谢紊乱多数表现为II型高脂蛋白血症，也可为IV或V型高脂蛋白血症。肾病综合征患者的血浆脂蛋白谱异常在疾病缓解期可持续存在或恢复正常， 易复发的病例有更高的总胆固醇浓度。肾脏组织学变化对于肾病综合征患者的血浆脂蛋白谱异常无显著影响。
血脂主要包括胆固醇、甘油三酯和磷脂。血脂在血浆中与蛋白质结合，以脂蛋白的形式存在和转运。脂蛋白有五类，即乳糜微粒(CM)、极低密度脂蛋白(LVDL)、低密度脂蛋白(LDL)、中密度脂蛋白(1DL)、高密度脂蛋白(HDL)。肾病综合征时发生高脂血症的机理尚不十分清楚，目前认为肾病综合征时，尿中蛋白大量丢失，低蛋白血症所致的胶体渗透压降低及(或)尿内丢失一种调节因子而引起肝脏对胆固醇、甘油三酯及脂蛋白的合成增加。再者，肾病综合征时脂蛋白脂酶活性降低，致使脂质清除力降低，可能也是其部分原因。同时，在实验性肾病综合征发现溶血脂酰基转移酶活性增加，此酶可催化溶血卵磷脂乙酰化为卵磷脂，使血中磷脂升高。如此导致了肾病综合征的高脂血症。
