(一)发病原因
1、遗传因素，尿道下裂发病有一定的家族倾向，多为隐形基因遗传，但所涉及的基因或染色体的具体情况尚不清楚。多数患者父子或兄弟，特别是孪生兄弟同患此病的。
2、激素影响，胎睾中产生的激素是影响男性外生殖器的形成的因素。孕期第8周开始，绒毛膜促性腺激素刺激睾丸间质细胞(leydigs cells)产生睾酮，再转化成双氢睾酮。而双氢睾酮影响外生殖器的发育。若睾酮产生不足、过迟，或者睾酮转化过程中出现异常均可导致生殖器畸形。尿道下裂常伴发于隐睾、两性畸形。母亲孕前、孕期的激素应用也对对胎儿生殖系统的发育也有一定的影响。
3、环境因素，母亲和胎儿的内分泌系统也影响着尿道发育形成。
(二)发病机制
1、胚胎学，尿生殖窦的腹侧在胚胎第6周时出现一个突起，为生殖结节。生殖结节的尾侧正中线上的一条浅沟，为尿道沟。尿道沟两侧隆起部分为尿生殖褶。胚胎第7、8周开始向男性或女性分化。在双氢睾酮的作用下，男性生殖结节增长形成阴茎，尿生殖窦下段伸入阴茎并开口于尿道沟，之后尿道沟两侧的尿生殖褶由近端向远端相互融合，最终形成尿道，此时尿道外口移到阴茎头冠状沟部。在阴茎头顶部，外胚层向内生长出一个细胞索，细胞索中央与尿道沟相通，使尿道外口移到阴茎头顶端。第12周时，阴茎头处形成皮肤反折，称为包皮。生殖结节内的间质分化为阴茎海绵体及尿道海绵体。由于内分泌的异常或其他原因导致胚胎期尿道沟融合不全，即形成尿道下裂。
2、病理改变，尿道下裂病理表现主要是阴茎弯曲和尿道开口的异常。
(1)阴茎下曲：阴茎下曲多是尿道下裂的一个重要病变。不伴尿道下裂的阴茎下曲是一种较少见的特殊类型，称原发性阴茎下曲。这种原发性阴茎下曲有两类：一类是有正常尿道海绵体，另一类是尿道发育不全，约占1/3。前者表现为阴茎松弛时正常，龟头被包皮环绕，阴茎勃起时下曲，侧面观可见到90°弯曲。后者表现为尿道开口位于龟头正常位置，但包皮没有完全环绕，阴茎腹侧包皮短少，覆盖尿道的皮肤很薄，一段尿道无尿道海绵体，人工勃起时下曲存在。尿道有部分发育不良，可以认为它是一种隐性的尿道下裂，或称为先天性尿道缩短，一旦纠正阴茎下曲，则尿道口移向阴茎腹侧近端形成尿道下裂。阴茎下曲通常在尿道下裂开口与阴茎头间区域形成一条硬纤维索或一个纤维化的扇形区域，因此造成阴茎的伸展困难。重度的尿道下裂纤维索较严重。另外造成阴茎下曲的一个重要因素是包皮、Buck筋膜、肉膜与尿道下裂的尿道口周围粘连、纤维化。
(2) 尿道开口异常：尿道下裂表现为尿道开口异常。位置异常和开口狭窄为尿道开口异常的主要表现。开口异常产生一个向阴茎腹侧偏斜和散开的尿流，因此尿流难以控制，造成患儿难以站立排尿。不同类型的尿道下裂，开口异常有不同的表现。通常分为阴茎体型、阴茎阴囊型、阴囊型或会阴型尿道下裂。