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排尿运动是一系列复杂的生理过程，可分为储尿和排尿两个周期。膀胱和尿道是紧密相连的统一体，只有在其独特结构的协同作用下和神经系统的调控下，才能完成正常储尿和随意排尿功能。
膀胱是一肌性中空器官，分为膀胱体部、膀胱底部和膀胱颈三部分。虽然膀胱壁主要由平滑肌构成，但逼尿肌、三角区肌及膀胱颈的结构不完全相同。
膀胱逼尿肌由外纵、中环和内纵三层结构组成，膀胱体部各层之间有方向不同和粗细不等的肌束互相交错，整个膀胱肌束编织成复杂的网状体。肌束之间疏松，其间有纤维组织，仅在膀胱底部的肌纤维可辨明三层解剖关系。膀胱逼尿肌具有复杂的结构，由平滑肌纤维和弹性结缔组织组成，使膀胱具有良好的顺应性和收缩力。因此，它可以保持膀胱低压储尿和低压排尿的生理状态。相对于正常的膀胱而言，低顺应性的膀胱逼尿肌中结缔组织与平滑肌含量的比例明显增高。
逼尿肌由平滑肌、间质和壁内神经三种结构组成。在正常生理状态下，逼尿肌形态与其他平滑肌相似，只是肌细胞间隙较小，相互连接的桥粒结构很少或缺如，平滑肌是逼尿肌主要组成成分。间质中有丰富的胶原纤维、弹性纤维和少量成纤维细胞。壁内神经主要是胆碱能和肾上腺能神经，两种神经轴突在肌膜或其周围相互形成轴突—轴突突触，是脊髓水平以下的神经轴突间相互作用的结构基础。
膀胱三角区位于膀胱后壁的基底部，其上界为两侧输尿管开口，下界为膀胱出口，通过膀胱颈进入尿道。肌束较细且富有致密的胶原纤维，主要由输尿管末段肌纤维及部分逼尿肌中层肌纤维组成。膀胱三角区肌分为深浅两层，两层肌束走形方向一致，浅层肌肉是由膀胱壁段输尿管纵行肌向下延伸形成，在输尿管口处呈扇形展开至膀胱基底部。部分肌纤维在左右侧输尿管口之间交织融合在一起，即形成输尿管间嵴，构成三角区上界。另一部分肌纤维向尿道内口聚集，形成三角区侧缘。该肌束越过膀胱后唇，男性止于精阜，女性止于尿道外1/3处，称为Bell肌。浅层肌肉之下是三角区深层肌肉，起源于输尿管的Waldeyer鞘的肌纤维，肌肉在此处形态扁平，肌纤维更加紧密地融合，呈扇形下行至膀胱底部形成三角深层。尖端止于尿道内口，构成膀胱颈后唇。深浅两层之间易于分离，两侧肌纤维致密，其间也有纤维组织。
膀胱与尿道连接部即为膀胱颈。膀胱颈部肌肉是由逼尿肌延续形成的特殊平滑肌结构。逼尿肌中层环肌于膀胱基底部显著增厚，至膀胱颈部时与外层纵肌部分纤维形成肌束和肌性悬带，呈环形包绕膀胱颈部前端和两侧，此环称为Heiss环。在Heiss环后方的游离缘与三角区深层肌肉相互融合，形成一完整结构，Hutch将此结构称为“基底盘”（base plate）。基底盘具有生理性括约肌的功能，但不存在解剖学的环形括约肌的结构。
膀胱颈部由三层逼尿肌和两层三角区肌共同构成。逼尿肌外层纵肌斜行向下至尿道腹侧时显著增厚，呈环状包绕膀胱颈表面，部分肌纤维与三角区深层肌融合或构成尿道外层肌肉。中层环肌纤维延续至膀胱颈部逐渐增厚，肌束完全聚集于腹侧，并通过膀胱颈向外呈扇形分布到背侧。内层纵肌纤维稀少，多呈网状排列，部分延续为尿道内纵行肌。膀胱三角区Bell肌在尿道内口处汇合，越过膀胱颈后唇，向下延伸到尿道后壁中线。深层肌仅中止于尿道内口，构成膀胱颈的后唇，与其深方的逼尿肌紧密相连，不再向尿道内延伸。随着对解剖结构的深入研究，膀胱颈部对尿液的括约功能可得到进一步阐明。
由于儿童盆腔狭小，膀胱充盈时易于在腹部触诊到。膀胱壁由黏膜、逼尿肌和浆膜构成。逼尿肌是由平滑肌纤维交织而成的网状结构，肌纤维在一定长度范围内，可形成最大的有效张力，因此膀胱可在低压状态下充盈。膀胱的储尿能力取决于两个方面：逼尿肌整体功能和膀胱出口流出道的情况（包括膀胱颈、近段尿道和盆底横纹肌）。
尿道括约肌（包括内、外括约肌）具有关闭膀胱颈和近段尿道的作用。外括约肌有一个圆筒状的结构，该结构在尿道前方增强，在后方较薄弱或缺如，在冠状面上形成马蹄铁形或Ω形。此结构的内、外层分别由平滑肌和横纹肌构成，在男性起于前列腺尖部，覆盖膜部尿道全长；在女性此结构发育较差，起于膀胱颈，止于中段尿道。尿道内括约肌的解剖研究不甚清楚，一般的观点是内括约肌由平滑肌构成，起于膀胱底部和横行穿过膀胱颈下方的三角区肌纤维，向近段尿道延伸。在排尿期，膀胱底、膀胱颈和近段尿道可作为一个功能整体同时收缩，呈漏斗状打开膀胱流出道。
对括约肌的结构、功能和成熟过程等还需要进一步的探索。1～2岁时，逼尿肌-括约肌协调性发育尚不成熟，导致了不同程度的功能性膀胱出口梗阻，表现为逼尿肌收缩过强和断续排尿。通过对人类胚胎和婴幼儿尸体的外括约肌研究表明儿童外括约肌组织结构与年龄明显相关。横纹肌纤维出现于孕20周，然后向心发育成环状，后侧闭合形成一指向会阴体的尾状结构；1岁时，横纹肌性外括约肌的后端离断，顺序是起于尾侧，再向头侧发展，同期尾状结构渐渐被吸收，最终发育成熟为Ω形。1岁前，超过40%的横纹肌性外括约肌完整的环状结构持续存在，因此推测婴儿期膀胱高压和断续排尿与该发育特征有关。
尿道的肌肉由平滑肌和横纹肌组成。男性后尿道与女性尿道近1/3段具有控制尿液的功能。
男性尿道括约肌在膀胱颈与膜部尿道之间，分布于后尿道的周围，由平滑肌括约肌和横纹肌括约肌组成。
后尿道的平滑肌分为两层，为内纵、外环结构。膀胱颈部内层纵肌行至尿道内口时，形成纵行平滑肌止于尿生殖膈。尿道外层平滑肌为环肌，是由膀胱颈部的外层纵肌呈螺旋状环绕尿道形成。后尿道平滑肌可分为前列腺前括约肌（preprostatic sphincter，PPS）和前列腺括约肌（prostatic sphincter，PS）。
前列腺前括约肌即尿道内括约肌，位于前列腺尿道黏膜下与移行带之间，与膀胱中层环形肌相连的环状平滑肌，包绕尿道长度约1.0～1.5cm，环绕膀胱颈并延伸到前列腺基底部，与前列腺平滑肌相连。PPS肌纤维与其附近逼尿肌结构不同，其肌肉纤维细小，混有弹性纤维和胶原纤维。由非肾上腺素能交感神经纤维支配，这与支配逼尿肌副交感神经纤维不同。PPS的作用机制尚不清楚，可能参与维持膀胱颈张力、保持尿液可控性和防止逆向射精。在交感神经反射亢进时，逼尿肌-括约肌协同失调，可导致尿液排空困难。
前列腺括约肌又称被动前列腺括约肌，是前列腺部及膜部尿道黏膜下的半环形平滑肌纤维，与尿道周围的横纹肌性括约肌联系紧密，PS的主要功能是与此处尿道横纹肌括约肌相互协同，加强前列腺及膜部尿道的抗失禁作用。
横纹肌括约肌即传统概念的尿道外括约肌，不仅分布在尿生殖膈间，而是几乎延伸于整个后尿道，由前列腺膜部横纹肌括约肌（prostatomembranous striated sphincter，PMS）和尿道周围横纹肌括约肌（periurethral striated muscle sphincter，PUSS）组成。
PMS又可分为前列腺横纹肌括约肌（prostatic striated sphincter，PSS）和膜部尿道横纹肌括约肌（membranous urethral striated sphincter，MUS）。PMS具有独立的胚胎始基，从会阴膜到膀胱底包绕着发育中的尿道。尿道前方始基较厚，向侧后方逐渐变薄，最后融入尿道后方的中隔。随着前列腺两侧叶的发育，使尿道内口附近的括约肌始基受挤压而变薄或消失。至成人，横纹肌括约肌呈马蹄形包绕于前列腺包膜与膜部尿道的前方及两侧，在尿道后方中线并不合拢成环，而是连接于前列腺后方Denonvilliers筋膜，远端融入会阴体。
与周围的盆底横纹肌（肛提肌、会阴深横肌等）相比，PMS直径仅为后者的1/3，PMS的特点是：无肌梭、肌纤维细小、慢收缩纤维和肌间纤维结缔组织丰富、富含耐酸肌凝蛋白ATP酶及可自行收缩。以上特点使其不同于传统概念的外括约肌，在功能上不仅具有一般横纹肌的特点，如快速收缩，同时还有类似于平滑肌的自主收缩功能和长时间收缩而不疲劳的特点，这些特点有助于储尿期尿液的控制。
PUSS是由肛提肌的中间部分和会阴深横肌组成，与PMS在组织解剖学和神经支配方面都有很大的区别。在组织学上，PUSS可分为慢收缩纤维和快收缩纤维两种类型。慢收缩纤维约占35%，其收缩幅度较低但维持时间久，主要功能是维持前列腺、膀胱颈及直肠的基础张力。快收缩纤维约占65%，收缩幅度大，但维持时间较短，主要功能是在腹压增加时协同PMS迅速有力的关闭尿道，防止尿失禁。快收缩纤维分为两个亚型：快收缩易疲劳型纤维和快收缩抗疲劳型纤维，在65%的快收缩纤维中：前者占50%，后者占15%。后者虽然含量少但在对抗尿失禁方面作用强大。与PMS类似，PUSS在尿道前部比后部发达，因此在经尿道前列腺切除等手术时对前列腺尖部修整，更应谨慎操作，防止损伤尿道前方的横纹肌括约肌。
同男性相似，女性尿道括约肌亦由平滑肌括约肌和横纹肌括约肌组成。
平滑肌括约肌即尿道内括约肌，由内外纵行平滑肌和中间的环形平滑肌三层组成，内纵肌与逼尿肌纵层相连，中间的环形肌在尿道的中段更为明显，与横纹肌纤维之间没有明显的界限，在中间1/3段尿道，平滑肌和横纹肌交错分布，平滑肌纤维向尿道远侧逐渐变薄，其末端为胶原纤维。女性尿道的胶原纤维对尿道的闭合起重要的作用，平滑肌括约肌的张力使尿道黏膜处于闭合状态，是维持尿液可控的重要因素。平滑肌的纵行部分在排尿时可以将尿道缩短，尿道口径增宽，保持排尿的通畅。
尿道横纹肌括约肌即尿道外括约肌，女性的尿道外括约肌亦起源于近端尿道，逐渐向远端移行，由近及远，分别呈现月牙状和马蹄状，其横纹肌纤维在中外1/3段尿道最为密集，横纹肌呈马蹄状包绕尿道的腹侧和两侧，其肌纤维细小，缓慢颤动。女性和男性的横纹肌括约肌的结构基本一致。
女性的尿道旁横纹肌包括尿道压迫肌及尿道阴道括约肌。其中尿道压迫肌起自靠近坐骨结节处，跨过尿道到达对侧相应部位，当它收缩时可以将尿道拉长。尿道阴道括约肌是一块扁平肌肉，在腹侧与尿道压迫肌一起延伸至尿道阴道侧方，并将尿道和阴道包绕。另外耻尾肌自耻骨经阴道侧壁行走至尾骨时紧靠尿道，可增加尿道的阻力，协助控尿。
女性尿道平滑肌括约肌和横纹肌括约肌在功能上密不可分，相互协同。因此，在女性膀胱全切原位新膀胱手术后，虽然近端尿道和大部分平滑肌被切除，但大部分病人仍能进行无意识储尿和随意地排空膀胱。
尿道括约肌复合体（urethral sphincter complex）包括尿道括约肌、所有的尿道周围横纹肌、尿道旁固有肌肉和盆腔的结缔组织结构。其腹侧是背侧静脉丛，背侧是直肠，两侧是肛提肌。尿道括约复合体由肌肉和结缔组织精细构建，肌肉、筋膜和骨骼为尿道括约复合体提供了框架。尿道括约复合体是一个功能和解剖上的统一体，其完整性是控尿的基础，也是后尿道外伤、男性根治性前列腺切除术和女性新膀胱术等下尿路重建手术后控尿的重要结构。
排尿过程是在大脑皮质控制和周围神经支配下互相协调完成的。
位于额叶额上回、扣带回前部、胼胝体膝部逼尿肌运动中枢和位于中央前回和中央后回上部（感觉运动皮质区）尿道外括约肌运动中枢。这两个中枢接受来自逼尿肌和括约肌的传入冲动和位于脑干排尿中枢传来的冲动，并传出至脑干排尿中枢，参与膀胱尿道的功能调节。大脑皮质的传入和传出冲动，通过丘脑腹侧核、基底核、边缘系统、下丘脑神经核、脑桥蓝斑核和脑干网状结构等部位构成的皮层下中枢，传递排尿冲动。小脑是重要的运动神经控制中枢，可维持尿道外括约肌及盆底肌张力，控制其收缩节律和强度；协同脑干抑制逼尿肌收缩；参与逼尿肌和尿道括约肌的协同活动。
存在排尿中枢（M区）和储尿中枢（L区），M区直接兴奋膀胱运动神经元，并通过脊髓抑制性神经元间接抑制尿道外括约肌运动神经元；L区则直接控制包括尿道外括约肌在内的盆底肌群运动神经元；中脑导水管周围皮质区接受膀胱上传的感觉冲动，再传递至M区和L区，参与传递膀胱充盈程度的信息。在脑桥上部，第四脑室内侧隆起上端、界沟外侧一青灰色区域，其内含有去甲肾上腺素神经元，称为蓝斑核。此核发出的纤维至丘脑下部、边缘皮质和小脑等处。若蓝斑核以上中枢神经系统受损，逼尿肌收缩的生理特性几乎不被改变；而在蓝斑核与骶髓之间的脊髓损伤，不仅可改变逼尿肌的收缩特性，而且可造成逼尿肌与尿道外括约肌间协调失控。人体最重要的排尿神经环路必经此区，蓝斑核是控制排尿的一个重要中枢。
排尿中枢位于两个部位：①胸腰段交感神经元，分布于T10～L1的脊髓侧角。其传出神经支配逼尿肌及尿道平滑肌。②骶髓，内有两组神经元调控排尿活动：一组是逼尿肌神经元，位于S2～S4灰质中间外侧柱中，脑干下行通路与之相连；另外一组控制阴部神经，即尿道横纹肌神经元，位于S1～S3，其传出神经构成阴部神经的运动神经纤维，还接受三部分神经纤维：脑干网状结构下行神经通路、逼尿肌感觉纤维和横纹肌感觉纤维。
传达膀胱和尿道感觉的上行通路行走于脊髓后束，膀胱和尿道的非本体感觉性冲动，如痛觉、温觉、触觉引起的冲动，进入脊髓并在Lissauer束内前行经脊髓、丘脑进入丘脑核后发生突触联系，再发出上行支至大脑皮质。排尿感觉、尿急、痛觉、温度觉和性刺激的传导走行于脊髓前外侧束的感觉传导通路；膀胱充盈膨胀感、排尿进行感和触觉等本体感觉走行于脊髓中后束，经脑干楔束核、薄束核换元后，与丘脑腹外侧核发生突触联系，最后发出神经纤维至大脑皮质。
下行通路走行在脊髓丘脑侧束中激发排尿，通路有三条：①网状脊髓外侧束，起于中脑、脑桥及延髓，该通路与膀胱收缩有关；②网状脊髓腹侧束，起于延髓网状体，其作用是抑制膀胱收缩；③网状脊髓内侧束，起于脑桥网状体，可引起尿道外括约肌收缩。
总之，中枢神经系统对排尿活动具有重要调控作用，但这些中枢相互间的连接途径复杂，还需不断地深入研究。
支配膀胱和尿道平滑肌的自主神经有副交感神经和交感神经，而支配尿道外括约肌的阴部神经属躯体神经。两种周围神经都含有感觉神经纤维和运动神经纤维。
副交感神经的节前纤维，起自S 2～4 灰质的中间外侧核，并从脊髓前根离去，组成盆神经，经下腹下丛、膀胱丛，在膀胱附近或壁内的神经节内交换神经元，节后神经纤维分布于膀胱和尿道的平滑肌。
交感神经节前纤维起自脊髓T 11 ～L 2 中间外侧柱的神经元，离开脊髓沿交通支发出，经相应的交感干神经节后，下行至L 5 前形成腹下神经丛，再向下延伸分为左、右两支腹下神经至骶丛，最后分布于膀胱、尿道及其他盆腔脏器。分布于膀胱的交感神经纤维不如副交感神经均匀，主要集中分布于膀胱颈部和膀胱底。交感神经纤维与副交感神经纤维可在对方神经节和壁内神经元发生突触联系，起到相互协调作用。
躯体神经的运动纤维来自S 2～4 的前根，经盆神经分布于尿道外括约肌、肛提肌、坐骨海绵体肌和球海绵体肌。近来Hollabaugh等通过新鲜男性尸体标本盆腔解剖学的研究发现尿道横纹肌括约肌在盆腔内受双重神经支配：盆神经来自于盆丛、走行在肛提肌筋膜下方，直肠的后外侧，在前列腺尖部水平，发出多条分支进入尿道横纹肌括约肌的5点和7点位置；阴部神经主干自阴部管发出一盆内分支，穿肛提肌进入盆腔，与盆神经伴行后加入盆神经，最终支配横纹肌括约肌。
盆神经节存在于盆腔结缔组织内及膀胱壁内，盆神经节内胆碱能细胞、肾上腺素能细胞及中间型细胞与交感神经和副交感神经相互连接，接受副交感神经节前纤维兴奋性冲动和交感神经纤维抑制性冲动，起到调节逼尿肌的作用。当排尿冲动到达时，被增强放大后下传，使膀胱完全收缩。
支配膀胱及尿道平滑肌的副交感神经和交感神经的感觉纤维出入脊髓的节段在同一水平。副交感神经的感觉纤维，主要分布于膀胱逼尿肌和尿道平滑肌细胞间的胶原纤维组织内，称为本体感觉神经末梢，接受膀胱充盈及收缩感觉，通过盆神经传入脊髓中枢。交感神经的感觉纤维末梢主要分布于黏膜及黏膜下层，膀胱底部尤为密集，接受痛觉、温觉和触觉等感觉的冲动，经腹下神经传入。尿道外括约肌的感觉由盆神经及阴部神经的感觉纤维传入脊髓中枢。
下尿路平滑肌中的自主神经受体与神经末梢释放的神经介质对排尿功能起着重要作用。以乙酰胆碱为神经递质的受体，称为胆碱能受体，以去甲肾上腺素作为神经递质者，则称为肾上腺能受体。
胆碱能受体分布于全膀胱和近侧尿道平滑肌内，受到副交感神经节后纤维释放的乙酰胆碱刺激后，诱发平滑肌收缩，增加膀胱与后尿道的张力，促使尿液排出。乙酰胆碱是交感和副交感神经节、副交感神经-效应器接头的神经递质。胆碱能受体分为毒蕈碱受体（M受体）和烟碱能受体（N受体）。M受体分为五型（M 1 ～M 5 ），其中M 2 和 M 3 受体主要位于膀胱逼尿肌，虽然M 2 受体在膀胱逼尿肌中分布数量最多，但是M 3 受体在介导膀胱收缩功能中起到更加主要的作用。乙酰胆碱通过M 3 受体直接使逼尿肌收缩，M 2 受体是通过抑制乙酰环化酶，进而抑制β受体调节的松弛作用，达到间接收缩逼尿肌的功能。乙酰胆碱激活M 3 受体导致肌醇三磷酸水解，内质网释放Ca 2+ ，同时激活L型Ca 2+ 通道的开放，使细胞外Ca 2+ 内流，平滑肌细胞膜除极，膀胱逼尿肌收缩。M 3 受体不仅存在于膀胱平滑肌，也存在于唾液腺，故组织选择性比受体亚型选择性更为重要。在抗胆碱能药物中，索利那新具有较高的膀胱选择性。
肾上腺能受体有两种，即α受体和β受体。α受体主要分布于膀胱底部、颈部和近端尿道的平滑肌上。α受体又分为α1和α2两个亚型，膀胱尿道中含有α1受体占80%，α2受体占20%。受雌激素的影响，女性膀胱尿道中α2受体多于男性。交感神经节后纤维末梢释放的神经递质为去甲肾上腺素，作用于α受体时，可使膀胱颈部和后尿道平滑肌收缩，特别是增加后尿道近段尿道内压，阻止尿液排出。β受体亦分为β1、β2和β3亚型，主要分布在膀胱体部和颈部，其中以β3受体为主，激活后可引起逼尿肌松弛，具有促使尿液储存作用。
嘌呤能受体为嘌呤核苷及嘌呤核苷酸化合物，属非胆碱能受体，但具有胆碱能受体功能。嘌呤能受体兴奋后可启动膀胱收缩，胆碱能受体兴奋则使膀胱持续收缩排空。此外，还有多种神经受体及递质参与排尿功能的调控，如一氧化氮（NO）、血管活性肠肽（VIP）、神经多肽（NPY）、γ-氨基丁酸（GABA）和5-羟色胺（5-HT）等。
尿液由肾脏连续不断地排出后，经输尿管进入膀胱储存，达到一定容量时，可诱发反射性排尿动作，将膀胱内的尿液经尿道排出体外。这一生理过程由储尿期和排尿期构成。排尿生理是一个极为复杂的过程，需要全身多个系统参与，各系统间协调的工作是完成正常排尿与控尿生理的前提。膀胱和尿道特有的解剖结构和功能是储尿和排尿的基础。同时，储尿和排尿过程又被社会和行为因素所调节，共同构成了复杂的储尿和排尿的生理过程。
正常情况下，输尿管以1ml/min的速度充盈膀胱，在充盈开始时并无任何充盈感觉，随着膀胱充盈的进展，盆腔或会阴部的模糊感觉被逐渐加深，为初始感；随着膀胱继续充盈，这种感觉更加明显且不易被忽略，此时排尿可以自然开始，称为正常排尿感，这种感觉的传入神经纤维起源于逼尿肌内的牵张感受器，其在盆腔内行走，上传至脊髓的外侧；如果膀胱进一步充盈，可出现一种下腹部膨胀的感觉，称强烈排尿感，这种感觉的传入通路可能起源于膀胱三角区的牵张感受器，在交感神经内走行，再到达脊髓外侧；此时膀胱继续被充盈，就会出现主观的急迫排尿感，这种感觉的传入神经起源于尿道内或尿道周围的横纹肌内，并在阴部神经内行走，然后到达脊髓的背侧。上述不同程度的排尿感觉分别有相应的神经通路参与，但感觉的刺激信号均是膀胱膨胀。
神经机制使膀胱能够保持储尿，直至膀胱膨胀到一个能够使传入神经冲动达到某特定水平的程度。保持节后副交感神经元处于静息状态，直至传入冲动达到一特定水平的神经机制涉及三个因素：第一，有一种由脊髓灰质中间外侧柱内的抑制性中间神经元所产生的对节前神经元的回返性抑制存在，其在膀胱低容量时活动，而在逼尿肌排尿收缩时被抑制；第二，副交感神经节起着过滤器的作用：当节前的神经冲动较弱时，这些冲动不能被传递，这种过滤效应在排尿期正好相反；第三，对副交感神经节内神经传递的交感抑制作用。交感抑制是由多突触的脊髓反射所介导的，反射弧的传入纤维行走于盆神经内，而传出纤维则位于下腹神经内，这种反射在膀胱充盈期处于活动状态，而在排尿期则可能受到脊髓中枢的抑制。
在膀胱空虚尚未达到排尿阈值时，来自膀胱少量的感觉传入引发两个主要储尿反射：一是以交感神经传出活动为主的储尿反射抑制膀胱逼尿肌的收缩；二是以阴部神经的传出活动为主的储尿反射使尿道外括约肌收缩。这两个储尿反射有利于尿液的储存以避免漏尿。
储尿期神经反射中枢位于腰骶髓。交感神经兴奋产生排尿抑制的机制：①膀胱膨胀兴奋冲动沿盆神经纤维传入，经中间神经元上行至胸腰段的交感神经节前神经元，兴奋后的交感神经传出冲动经腹下丛至膀胱壁，兴奋β3受体，松弛膀胱，使膀胱保持低压；②膀胱颈和后尿道，兴奋α1受体，增强膀胱出口阻力以控制尿液外溢；③盆神经节，抑制盆神经节对副交感神经传出的传导，使排尿阈值以下副交感神经的兴奋性传出被阻滞。
排尿开始时，膀胱内压升高，尿道压力同步降低，增高的膀胱压维持直至膀胱排空；随着膀胱被排空，膀胱压降至静息水平，而尿道压力也恢复到排尿前水平。排尿过程最先发生的事件是尿道压力下降，比膀胱压升高提前几秒钟。当膀胱压升高超过某一水平，膀胱颈开放，开始排尿。排尿完毕，远端尿道外括约肌区域尿道闭合，随后膀胱颈闭合。
排尿前尿道压力下降的具体机制尚不明确。当尿道压力自主地、非随意地下降，急迫排尿感随即产生。
排尿时逼尿肌收缩是由节后副交感神经传出冲动的发放所致。由于脊髓抑制冲动的去除允许节前的副交感活动达到一特定频率，这种频率可以破坏副交感神经节的过滤作用。神经递质发生突触前释放，并被激活。节前冲动的发放被传递到节后神经元，在此处神经末梢曲张体内的囊泡释放乙酰胆碱，最终导致逼尿肌收缩。
逼尿肌收缩的同时膀胱颈开放的机制尚不清楚。第一种理论认为膀胱与膀胱颈交互神经支配，使膀胱收缩与膀胱颈松弛相关。第二种认为膀胱颈开放的基本需求是从逼尿肌向尿道纵向延伸并跨越膀胱颈的平滑肌肌束。这些肌束收缩，向下到达尿道固定于生殖膈水平，似弓弦，使近端尿道缩短变宽，进而使膀胱颈主动开放。第三种认为膀胱颈及近端尿道的逼尿肌平滑肌纤维的排列使逼尿肌收缩时膀胱颈形成漏斗状，进一步开放。
在膀胱充盈过程中，脑干、导水管周围灰质及脑桥排尿中枢等部位神经活动信号增强。储尿期膀胱容量逐渐增加，膀胱尿道的传入信号通过脊髓传导至中脑及导水管周围灰质的神经元，当容量达到一定水平时，导水管周围灰质下行的兴奋信号通过脑桥排尿中枢激活位于骶髓的副交感神经中枢，支配膀胱逼尿肌及尿道的副交感神经接收到信号转导后，引发尿道括约肌舒张及逼尿肌收缩，膀胱内压增高，最终顺利将尿液排出。在排尿过程中，通过激活尿道副交感神经通路也可抑制交感储尿反射，触发抑制性物质一氧化氮的释放并阻断尿道兴奋性冲动传入，从而导致尿道平滑肌的松弛，促进膀胱排空。
正常儿童的尿动力学研究表明儿童的膀胱功能与成人大不相同。2～3岁期间，儿童的排尿会从不加控制的婴幼儿排尿模式发育成有意识的、与社会行为相符的成人排尿模式。随意启动和抑制排尿是一个主动的学习过程。膀胱功能的正常发育需要完整的神经系统和至少三个条件：①膀胱容量的增长；②对尿道横纹括约肌的主动控制；③对膀胱-括约肌的直接主动控制。在接受排尿训练时，这个学习过程还可受到家庭与社会规则的影响。
在妊娠的最后3个月，胎儿每24小时排尿约30次。在出生后几天内排尿次数骤减，1周后又开始增加，2～4周时排尿次数增至平均每小时1次，随后排尿次数又开始减少，到6～12个月时每天排尿10～15次，到2～3岁时，每天排尿降至8～10次。小儿出生后几年排尿次数减少的原因与膀胱容量增加有关，尽管尿量也在增加，但前者增加的幅度更加大。12岁时排尿次数与成人接近，平均每天4～6次。
膀胱容量的增加是儿童膀胱功能和控尿能力发育的重要步骤。只有足够大的膀胱容量才能满足生长发育过程中的儿童的产尿量增加、排尿次数减少的需要。
儿童的功能性膀胱容量可根据年龄较准确地估计，且无性别差异。婴儿膀胱容量：膀胱容量（ml）=38+2.5×月龄；对于年龄较大的小儿，一般可通过Koff公式或Hjalma公式计算得：
膀胱容量（ml）=30 +［年龄×30］
儿童每次排尿量随着年龄的增长而增加，并与膀胱容量的增加相平行。尿动力学研究显示尽管逼尿肌-括约肌协调机制发育不完善，但大部分一岁以内的幼儿仍可令人满意地排空膀胱（超过80%的排空效率）。
关于正常婴幼儿排尿期逼尿肌压力的研究不多，这是因为在婴幼儿身上操作尿动力学检查较困难，且涉及伦理学问题。有学者曾做过正常婴幼儿的自然灌注尿动力学（利用自身分泌的尿液充盈膀胱）研究，研究对象是因肾盂输尿管连接部梗阻行离断式肾盂成形术或肾发育不良行肾切除术的患儿，结果发现排尿期最大逼尿肌压比正常成人高很多。另外，还发现男性婴幼儿的排尿期逼尿肌压力比女性高（分别为118和75cmH 2 O， p <0.03）。
排尿期逼尿肌高压主要发生在1岁以内的婴儿，随着年龄增长，压力逐渐下降。此外，还有超过半数的患儿表现为排尿中断或Staccato断续排尿，在尿动力学检查时表现为排尿期逼尿肌压力曲线达最高峰时出现波动，同时尿流减少甚至暂停；而后逼尿肌压力突降后尿流又恢复。这种排尿期逼尿肌高压被认为是幼儿在出生后1～2年内膀胱逼尿肌与尿道括约肌协调性成熟过程中的特有变化。
利用自然灌注影像尿动力和肌电图研究伴有尿路感染病史的婴幼儿，可进一步证明逼尿肌-括约肌不协调现象。在排尿期，括约肌肌电活动增加时，尿流率骤然降低，同时逼尿肌反射压力达高峰值；相反，当尿道外括约肌松弛，尿流恢复，逼尿肌反射压力降低。排尿初期的逼尿肌压明显低于中期最大逼尿肌压，而且婴幼儿的最大逼尿肌压力要明显高于正常成人。
传统观念认为新生儿的排尿是在膀胱充盈后，通过简单的脊髓反射自发启动排尿，高级神经中枢没有或很少介入，随着生长发育逐渐形成有意识的控尿。控尿能力的延迟发育会导致某些疾病，如夜间遗尿，既往有些学者认为所有的遗尿患儿随着年龄的增长会自行缓解。但是，近年来的研究证明高级神经中枢参与了新生儿甚至足月胎儿的排尿过程。胎儿在宫内排尿几乎都发生于觉醒时，足月胎儿的排尿可被声振刺激试验诱发。以上这些研究都表明接近分娩期的胎儿的排尿反射是受高级神经中枢控制的，而进一步的神经调节是在生后完成。
动态尿动力学研究证明新生儿的排尿并没有发生于睡眠时。在睡眠过程中逼尿肌稳定，没有收缩，而当新生儿觉醒时被观察到出现逼尿肌过度活动。在睡眠中当膀胱充盈膨胀至将要排尿时，脑电图显示大脑皮质会出现觉醒或者唤醒的反射波形。但是这段觉醒时间通常是短暂的，只在小儿啼闹、排尿时出现，然后又转入睡眠，小儿不易被唤醒。膀胱充盈膨胀引起的觉醒反射可能涉及复杂的神经通路和更高级神经中枢，目前尚不能明确解释具体机制。
这些研究结果也得到了动物实验的证实：在出生时神经中枢和通路之间就有着复杂的联系和整合，在出生后又重新调整。出生后膀胱功能的发育完善需要三个阶段：①逼尿肌本身的变化；②膀胱周围神经组织的发育；③中枢神经突触通路的改变和膀胱副交感神经反射通路的重新塑形。动物实验证实幼鼠膀胱平滑肌较大鼠有更多的自发活动，更大的收缩波幅，这提示在发育过程中，逼尿肌平滑肌细胞间联系减少，自发活动减少，从而可以更有效地储尿；同期，中枢和外周神经系统也发生广泛的变化。在猫科动物中，新生期幼仔的排尿是依赖外界的躯体-膀胱反射触发，如母猫舔小猫的会阴部会诱发排尿，这种躯体-膀胱反射发生于骶髓。当动物成年后，这种反射消失，而当脊髓损伤时又会再次出现。还有更多的神经解剖学研究证明，脊髓-膀胱反射是通过中间神经元与神经节前神经元的直接接触和突触连接调节的。中间神经元与神经节前神经元的突触传导在刚出生时数目很多，在随后三周内迅速下降，此时脊髓反射开始出现。若脊髓横断后这种下降受到抑制，表明更高级的神经中枢在突触重塑方面发挥着重要作用，促进了出生后排尿反射的发育。
2～3岁期间，幼儿排尿模式会向着与社会规则相符的、更有意识控制的成人模式发育。此时幼儿对膀胱充盈和尿急感更加敏感，会对尿失禁所带来的尴尬而羞愧。通过一段主动学习的过程，幼儿会获得有意识抑制和延迟排尿的能力。这种控尿能力的自然发育过程需要完整的神经通路，需要对社会规则的认识等。其他重要因素还有：逐渐增长的膀胱容量，逼尿肌-括约肌协调性的成熟和对盆底肌-括约肌的主动控制能力。通常到小儿3～4岁时整体过程可以完成。
有多个神经中枢对排尿进行控制，包括骶髓排尿中枢、脑桥中枢、小脑、基底节、边缘系统、下丘脑和大脑皮质。膀胱与其他内脏器官不同之处是膀胱接受体神经和自主神经的双重支配。神经递质除了乙酰胆碱、去甲肾上腺素外，还有前列腺素物质P、鸦片肽、血管活性肠肽和神经肽Y。仅阻断肾上腺素能或胆碱能受体只能部分影响神经系统对膀胱的支配作用，这就可以解释为什么常用的受体阻断剂并不能达到所期待的临床疗效。
婴幼儿一过性逼尿肌-括约肌协同失调：研究表明，小儿的排尿模式在从婴幼儿向成人模式转变的过程中，所有的小儿会表现不同程度的逼尿肌-括约肌功能障碍。例如，有很大一部分1～2岁的儿童有明显的逼尿肌-括约肌协同失调和断续排尿，表现为尿流不连续，甚至尿流完全中断后再次少量排尿，一次排尿过程中可有多次排尿。尿动力学检查表明高压排尿与不连续排尿有关，但总体来说对膀胱的排空没有太大影响。这种异常排尿会随着排尿训练的进行而缓解，仅仅是一过性的。因此，医生在对有断续排尿的婴幼儿进行评估时，需要将此因素考虑在内。但是如果经过排尿训练，断续排尿仍然持续存在，甚至出现了并发症，如反复尿路感染，医生则需要考虑是否存在泌尿系统解剖异常或神经系统疾病。
（林德富 陈烁璠）