Макро- и микроскопически обнаруживают картину хронического интерстициального нефрита, а также некроз сосочков почки. При исследовании биоптатов почки с помощью световой и электронной микроскопии отмечаются ранние изменения БМ петель Генле, клубочков и основной субстанции почечных сосочков. Имеется гиалинизация мельчайших сосудов уротелия, мукозы мочевых путей и медуллярного вещества почки. На вскрытии у таких больных обнаруживают отложения коричнево-золотого пигмента, похожего на липофусцин, в почках, печени, сердце, мозге, коже, хрящах.

По мнению F. Gloor и соавт. (1978), специфическими анатомическими признаками анальгетической нефропатии являются коричневая пигментация сосочков, мукозы уроренального тракта и микроангиопатия его. Считают, что коричнево-черный цвет сосочков и коричневая моча у злоупотребляющих анальгетиками связана с выделением З-амино-7-этоксифеназана — конечного продукта распада фенацетина. В стадии выраженных признаков болезни отмечается вовлечение в патологический процесс клубочков. Выявляются фиброз кортикального слоя, гиалинизация значительного числа клубочков, особенна в подкапсулярной зоне. При исследовании биоптатов почки у 23 больных анальгетической нефропатией R. Nanra и соавт» (1978) у 16 отметили различные гломерулярные изменения.