L'esercizio fisico ed in particolare la natura ripetitiva di questi tipi di attività causa traumi meccanici ai globuli rossi provocandone l'emolisi. L'emoglobina che si viene a liberare dai globuli rossi lisati viene filtrata nelle urine. In alcuni soggetti affetti da emoglobinuria da marcia sono stati identificati difetti delle proteine di membrana dei globuli rossi.