铅可影响肾小管上皮细胞线粒体的功能，抑制ATP酶等的活性，引起肾小管功能障碍甚至损伤。铅对肾脏的毒性作用分为急性铅肾病和慢性铅肾病两类。
    铅对肾脏的急性毒性作用部位主要是肾近曲小管，主要病理学和功能性改变为：（1）近曲小管可出现细胞肿胀、线粒体肿胀、破裂及基制内颗粒减少等，上皮细胞核内有包涵体形成；（2）肾小管上皮细胞核增大、线粒体功能和超微结构异常；（3）肾小管对葡萄糖、氨基酸和磷的主动重吸收发生障碍，排钠和尿酸下降。一般说来，铅的早期或急性肾毒性的表现是轻微的，局限于肾小管上皮细胞，损伤是可逆的，经驱铅治疗可排出包涵体，恢复改变的线粒体形态和功能，肾小管功能也可恢复正常。
    长期接触铅可对肾脏功能产生慢性损伤，慢性中毒除损害肾小管外，主要表现为进行性间质纤维化，开始在肾小管周围，逐渐向外扩展，肾小管萎缩与细胞增生同时并存。其主要病理特点为：（1）肾间质纤维化和肾小管上皮细胞萎缩；（2）近曲小管结构受伤，表现为上皮细胞变性、肿块，进面肾小管萎缩或上皮细胞增生；（3）晚期重症肾损伤出现肾小球和肾小管一系列病变，表现为肾小球硬化、数目减少或局部肾小球消失，球周纤维化，肾小动脉和细动脉中膜增厚，内皮细胞增生。
    急性铅肾病是由于近曲肾小管功能异常，临床上可出现范可尼综合征，其特征为糖尿、氨基酸尿和高尿磷。同时还易出现维生素D₃合成障碍和肾素代谢异常（易引发肾性高血压）。
    慢性肾功能衰竭常常与痛风相联系。有有人报道，住院的痛风病人中约有一半有肾脏疾病，在美国新泽西州和亚拉巴马州的烈酒铅中毒、德国工业来源的铅中毒以及美国昆士兰儿童的油漆铅中毒事件中，已证明痛风和慢性肾功能衰竭同时存在是慢性铅中毒的有用标记物。慢性铅肾病还与肾脏恶性肿瘤有一定联系。