Đơn vị chức năng và cấu trúc của thận là nephron. Bởi vì chức năng chính của thận là lọc máu bằng cách điều chỉnh nồng độ nước và các chất hòa tan như natri và các muối khác, nephron điều chỉnh mức độ điện giải và kiểm soát độ pH trong máu.
Nephron thường được gọi là đơn vị cơ bản của thận. Các chức năng khác của nephron là kiểm soát huyết áp, bình thường hóa lượng máu và tống chất thải ra khỏi cơ thể. Nếu không có nephron, con người và động vật sẽ chết ngay sau khi sinh ra vì chúng không có phương pháp đào thải chất thải.
Có hàng trăm nghìn nephron trong mỗi quả thận, mang chất thải từ bao Bowman qua dịch kẽ. Tại đây, nước tiểu được pha loãng hoặc cô đặc hơn tùy thuộc vào mức tiêu thụ nước và nồng độ muối. Thận điều chỉnh độ pH trong máu để ngăn huyết tương trở nên quá axit hoặc quá bazơ.
Một chức năng khác là sản xuất các hormone như renin và erythropoietin. Thận sản xuất đủ lượng huyết tương, chuẩn hóa độ thẩm thấu và điều chỉnh các ion chính như kali, natri và canxi. Các bộ phận khác của thận bao gồm cột thận, đài hoa nhỏ, đài thận, nang thận, vỏ và nhú của kim tự tháp.