尿酸鹽結晶是造成痛風與痛風石的元兇，其正式名稱為「單鈉尿酸鹽結晶」(monosodium urate, MSU)。當體液中的尿酸濃度過高、無法繼續維持溶解狀態時，尿酸便會與鈉結合，析出成針狀的結晶體，這些細小卻鋒利的結構正是引發關節劇烈紅腫熱痛的關鍵。
尿酸是人體嘌呤(purine)代謝的最終產物，在生理環境下多以尿酸鹽的形式存在。當血清尿酸濃度超過大約400µmol/L這個溶解度上限，體液便進入所謂的「過飽和」狀態。這時尿酸鹽會先形成微小而穩定的核，接著逐漸長大、聚集成較大的沉積物。這個過程稱為「成核與生長」。可以想像一杯高濃度的糖水，當溫度或條件改變時，糖分會突然析出成結晶，尿酸在體內的行為十分類似。
尿酸結晶的形成有幾個關鍵因素。低溫、酸性環境、脫水、鈉離子與陽離子濃度上升、組織損傷，以及某些蛋白質或組織基質作為結晶生長的「鷹架」，都會促進析出。此外，腎臟排泄尿酸不良、攝取過多高嘌呤食物、大量飲酒、細胞快速代謝更新、部分遺傳疾病或藥物，都可能使體內尿酸負荷升高。這也解釋了為何有些人血中尿酸偏高多年卻無症狀，直到全身與局部條件同時到位，才突然發作痛風。
沉積的位置往往集中在較涼、位處末梢的組織，例如大腳趾的第一腳趾關節、中足、腳踝、膝蓋、阿基里斯腱、手腕、手肘與手指關節。它們也可能出現在皮下軟組織、軟骨、骨骼，甚至腎臟。大腳趾之所以是經典好發部位，是因為它相對低溫，又長期承受機械應力，兩者都有利於結晶析出。相對地，較溫暖的中央組織即使暴露在同樣的高尿酸血液中，也不容易累積結晶。這也說明關節反覆微創傷、退化或血流較慢的部位，特別容易成為結晶的溫床。