高鈣血癥對腎臟主要的影響是使腎血流量和腎小球濾過率下降，可能是通過兒茶酚胺釋放，使腎小球血管收縮引起；由于鈣能使腎小管對水的通透性降低，抑制髓襻Na-K泵而使Na+重吸收減少髓質高滲區滲透壓降低，鈣能降低遠曲小管對抗利尿激素的敏感性，因而影響水重吸收又使腎濃縮功能下降；此外鈣鹽可沉積于腎臟并引起腎間質性病變。本病的病理生理改變是：
1.水的重吸收障礙：高鈣血癥時，腎小管上皮細胞膜結構緊密化，使得遠曲小管對水的通透性降低，水重吸收減少。同時髓襻Na+-K+-ATP酶活性受抑制，Na+的重吸收減少，髓質高滲區滲透壓降低，水重吸收減少。
2.酸堿平衡失調：甲狀旁腺功能亢進所致的高鈣血癥常出現代謝性酸中毒，而甲狀旁腺素不增多的高鈣血癥常引起代謝性堿中毒。由于高鈣血癥引起遠端小管損傷，使得遠端小管泌H+產氨能力減低，可導致代謝性酸中毒高鈣血癥，也可刺激胃酸分泌和骨溶解使堿性物質被釋放進入細胞外液，同時，還促進重碳酸鹽重吸收因此造成代謝性堿中毒。
3.氮質血癥及腎功能：不全高鈣血癥直接使腎微血管收縮，或增加兒茶酚胺釋放導致腎血流量減少，出現氮質血癥。長期高鈣血癥腎病由于腎實質損害出現CRF。
4.高血壓：本病發生高血壓的機制可能與高血鈣使神經肌肉興奮性改變，引起血管平滑肌收縮，或增加血管加壓物質的釋放有關。