尿路感染症のうち、解剖学的あるいは機能的な尿路の異常（先天性・後天性は問わない）を伴うものを複雑性尿路感染症と呼ぶ。複雑性尿路感染症は単純性と比べ、反復しやすい、上部尿路感染症が多い、起炎菌が抗菌薬に耐性となりやすいといった特徴があり、治療・管理上の問題点となる。
尿路の異常の例として、以下のようなものがある。
原因.
病原体.
細菌による尿路感染症が頻度が高く、重要である。年齢層によって起炎菌となる細菌は異なってくる。
ウイルス性の尿路感染症の中では、アデノウイルスによる出血性膀胱炎が重要である。
治療.
起炎菌にあった抗菌薬の投与。多くの種類の抗菌薬が腎から尿中に排泄され、濃縮されているために、尿路感染症は抗菌薬投与によって改善しやすい疾患である。しかし、抗菌薬の投与期間が不足していると、簡単に再発する場合もある。抗菌薬の副作用や細菌の薬剤耐性化、菌交代現象を避けるため、抗菌薬の選択は感受性検査に基づいて最適なものを選ぶことが望ましい。
下部尿路感染症では、ほとんどの場合経口抗菌薬での治療が可能である。上部尿路感染症では、全身状態が悪い場合には静脈内投与を要する。乳幼児の上部尿路感染症では、原則として入院し、抗菌薬の静脈内投与を行う。
また、水分を十分に摂取し（できない場合は点滴して）、尿流を鬱滞させず、排尿を促すことも必要である。
複雑性尿路感染症の場合、再発予防のため、急性期を過ぎた後も少量の抗菌薬を予防内服することもある。
合併症.
上部尿路感染症を反復している場合、腎に瘢痕を残すことによって腎機能の低下を招くことが懸念される。
上部尿路感染症は敗血症の原因として頻度が高く、ひとたび敗血症となると播種性血管内凝固症候群や多臓器不全に陥る危険性もあるため、高齢者や免疫不全患者の上部尿路感染症には特に注意しなければならない。結石性腎盂腎炎、いわゆる膿腎症では閉塞機転のため典型的症状を来たさないことがあり、注意を要する（膿尿はなく、水腎症を来たすなど）。
疫学.
小児の感染症の中では、気道感染症についで頻度が高いが、特異的な症状が出にくいために見逃される危険がある。小児の尿路感染症は「かぜ症状」を伴わない発熱として認識されることが多く、抗菌薬の投与で解熱しやすいため、尿路感染症の診断がなされないまま治癒している例も相当数存在していると考えられる。