OAB的症状是因为膀胱充盈过程中逼尿肌不随意收缩所致，其病因至今仍不十分清楚，它可能是由于中枢抑制性传出通路，外周感觉传入通路或膀胱肌肉本身受到损害造成的，这些原因可以单独或联合存在。

桥脑上中枢神经对排尿反射主要起抑制作用，此处病变常导致抑制不足，逼尿肌反射亢进的发生率为75%~100%，一般不伴有逼尿肌外括约肌协同失调;而脑桥-骶髓间病变，多表现为逼尿肌反射亢进加逼尿肌外括约肌协同失调。糖尿病等引起骶髓周围神经病变，也有出现逼尿肌反射亢进的报告，这可能与其病变的多灶性有关。此外膀胱出口梗阻引起不稳定膀胱的发生率高达50%~80%，它通过膀胱壁的神经、肌肉改变，最终引起逼尿肌兴奋性增加，出现OAB症状。