Mất nước là một trong những nguyên nhân có thể gây ra nước tiểu màu nâu sẫm, theo Healthgrades. Mất nước làm tăng nồng độ nước tiểu bằng cách giảm lượng nước trong nước tiểu. Khi cơ thể mất nước do mất nước, thận sẽ giữ lại nhiều nước hơn như một cách phản ứng với lượng nước mất đi để đảm bảo cung cấp đủ nước cho hoạt động bình thường của cơ thể. Do đó, thận thải ra nước tiểu màu nâu sẫm đậm đặc vào bàng quang để thải bỏ.
Ngoài mất nước, các nguyên nhân gây ra nước tiểu màu nâu sẫm bao gồm các tình trạng và bệnh ảnh hưởng đến đường tiết niệu như ung thư bàng quang, sỏi bàng quang, chấn thương và nhiễm trùng đường tiết niệu, theo Healthgrades. Suy thận; viêm bàng quang, là tình trạng bàng quang căng phồng; và viêm tuyến tiền liệt, tình trạng tuyến tiền liệt sưng lên là những bệnh lý khác ảnh hưởng đến đường tiết niệu, có thể gây ra nước tiểu màu nâu sẫm.
Một số tình trạng y tế bao gồm ung thư tuyến tiền liệt, ngộ độc đồng và các bệnh về gan, bao gồm cả xơ gan và viêm gan, có thể dẫn đến nước tiểu màu nâu sẫm do gây tích tụ chất trong máu. Ngoài ra, nước tiểu màu nâu có thể do tình trạng đe dọa tính mạng cần được chăm sóc y tế ngay lập tức như tiêu cơ vân, thiếu máu tán huyết cấp tính và viêm gan cấp tính. Một số loại thuốc như thuốc kháng sinh và thuốc nhuận tràng cũng như các loại thực phẩm như đậu fava, đại hoàng và quả mọng cũng có thể khiến nước tiểu có màu nâu sẫm.