La causa più comune di poliuria negli adulti e nei bambini è il diabete mellito in scarso controllo metabolico: questa situazione comporta una diuresi osmotica, quando i livelli di glucosio (glicemia) sono così alti che il glucosio viene escreto nelle urine in quanto viene superata la cosiddetta “soglia renale di riassorbimento”. L'acqua segue passivamente la concentrazione di glucosio, portando alla escrezione di un volume di urina anormalmente elevato. Nei soggetti non affetti da diabete mellito, le cause più comuni di poliuria sono una ridotta secrezione di aldosterone (in genere causata da un tumore della corticale surrenale, la polidipsia primaria (un’eccessiva assunzione di liquidi), il diabete insipido centrale e il diabete insipido nefrogeno. La poliuria può anche essere dovuta alla assunzione di diverse sostanze chimiche, come i diuretici, la caffeina e l’etanolo. Può verificarsi anche dopo tachicardie sopraventricolari, durante l'insorgenza di fibrillazione atriale , il parto e dopo la rimozione di una causa ostruente all'interno del tratto urinario (ad esempio un calcolo renale). La diuresi è controllata da diversi ormoni ad azione antidiuretica come la vasopressina, dall'angiotensina II e dall'aldosterone. Con il termine "poliuria (diuresi) da freddo" ci si riferisce all’aumentata produzione di urina a seguito di esposizione a bassa temperatura: questo fenomeno spiega anche in parte la ben nota "diuresi da immersione". La "diuresi da altitudine" è un tipo di poliuria che si verifica ad altitudini superiori a 3.000 metri, ed è un indicatore auspicabile di adattamento dell'organismo alle alte quote. Gli alpinisti che si adattano bene alle alte quote sperimentano questo tipo di diuresi. 