高氨血症的病理主要由肝功能影响，人体每天摄入的蛋白，在肠道中经消化分解可产生一定量的氨类。氨系有毒物质，但经肝脏尿素合成酶作用后合成尿素而解除毒性。此过程所需尿素合成酶中含有生物素成分，肝功能严重损伤时，如体内生物素不足，酶活性下降，氨便不能顺利代谢，尿素合成障碍导致血氨浓度升高，则可引起高氨血症。儿童时期出现严重高氨血症主要见于尿素循环中某种酶的先天性缺陷所致，其次，氨基酸和丙酮酸先天代谢障碍引起的有机酸病亦可导致高氨血症。此外，早产儿、新生儿可出现一过性高氨血症。