I mezzi di contrasto impiegati in radiologia e somministrati per via endovenosa o intra-arteriosa, attraverso il sangue raggiungono rapidamente i reni, dove possono indurre danno renale con più meccanismi diversi. Il primo effetto possibile è la vasocostrizione a livello dei vasi renali, che provoca una riduzione del flusso di sangue nell'organo con conseguente ischemia e riduzione della velocità di filtrazione glomerulare. Questi effetti sono più marcati quando si utilizzano mezzi di contrasto ad alta osmolalità. Un altro possibile meccanismo patogenetico è legato alla tossicità diretta di molti mezzi di contrasto nei confronti delle cellule tubulari, in particolare nel tubulo prossimale. Le cellule vanno incontro a vacuolizzazione e producono grandi quantità di specie reattive dell'ossigeno, andando incontro a necrosi o ad apoptosi. I mezzi di contrasto a osmolalità bassa o intermedia sono considerati complessivamente più sicuri, dal punto di vista renale, rispetto a quelli ad alta osmolalità.