L'hématurie peut être le symptôme d'une maladie sous-jacente dont certaines sont menaçantes en terme vital et/ou traitables. D'une façon générale les principales causes d'hématurie sont l'inflammation ou l'infection de la prostate et de la vessie. 
Les lithiases rénales, les cancers et les maladies glomérulaires représentent un grand nombre des cas restants. Par contre, l'hypertrophie bénigne de la prostate (adénome de la prostate) n'est pas une cause significative d'hématurie et sa découverte ne doit pas dissuader de réaliser des investigations plus poussées.
 

L'identification de l'origine glomérulaire d'une hématurie est importante à la fois en terme pronostique mais également pour optimiser la démarche diagnostique ultérieure. Par exemple, les individus avec des signes évidents d’hématurie glomérulaire n'ont pas besoin d'être systématiquement évalués pour une maladie urologique.

La présence de symptômes urologiques : colique néphrétique, douleurs, dysurie, fièvre, oriente a priori vers une hématurie extraglomérulaire. 
La présence de caillots est presque toujours suggestive d'hématurie extraglomérulaire. En effet, les caillots ne sont pas observés au cours des saignements glomérulaires en raison de la présence d'urokinase et d'activateur tissulaire du plasminogène dans les glomérules et les tubes rénaux.

La chronologie de l'hématurie apporte également des informations précieuses. Cette chronologie est étudiée par les preuves dites des 3 tubes (ou des 3 verres) en début, milieu et fin de miction.
Une hématurie initiale témoigne d'une lésion urétrale alors que l'hématurie terminale témoigne d'une lésion au niveau du trigone vésical. Une hématurie totale présente dans les 3 échantillons n'a cependant pas de valeur localisatrice car ces hématuries totales peuvent traduire des lésions rénales, urétériques ou diffuses de la vessie. De plus, toute hématurie abondante est totale quelle qu'en soit l'origine.

Les signes urinaires associés ont également une grande valeur localisatrice. 
La présence de cylindres hématiques qui sont quasiment pathognomoniques de maladies glomérulaires, une protéinurie supérieure à 500 mg/jour en l'absence d'hématurie macroscopique, l'existence d'érythrocytes dysmorphiques dans les urines et une coloration brunâtre "coca-cola" des urines sont des arguments suggérant l'origine glomérulaire de l'hématurie. 
Bien que ces signes aient une grande valeur lorsqu'ils sont présents, leur absence ne permet pas d'exclure une maladie glomérulaire.