Nel mieloma, come in altre malattie linfoproliferative, le catene leggere in eccesso saturano il meccanismo di riassorbimento e compaiono nelle urine sotto forma di proteina di Bence Jones. Esse danneggiano i tubuli renali con un meccanismo di tossicità diretta sulle cellule, che vanno incontro ad alterazioni di tipo degenerativo. Inoltre la presenza di elevate concentrazioni di catene leggere nelle urine favorisce la formazione di cilindri che ostruiscono il tubulo, provocando talvolta la rottura della membrana basale dello stesso ed una conseguente reazione macrofagica. Un altro possibile meccanismo di danno renale è la deposizione in alcune strutture renali (mesangio, membrana basale glomerulare, parete dei vasi) di materiale amiloide costituito dalle stesse catene leggere. Quest'ultimo quadro prende il nome di amiloidosi AL e si manifesta spesso con sindrome nefrosica. Un ulteriore patologia renale associata al mieloma multiplo, anche se più rara delle due citate in precedenza, è la malattia da deposizione di immunoglobuline monoclonali (in inglese MIDD, "monoclonal immunoglobulin deposition disease").