Vyötärön korkeudella selkärangan molemmin puolin sijaitsevat munuaiset muodostavat tehokkaan puhdistus- ja suodatuslaitoksen. Munuaisissa on runsaasti tiheästä hiussuoniverkostosta muodostuneita munuaiskeräsiä, joihin veren plasman aineita suodattuu. Kun virtsasuodos kulkeutuu keräsistä eteenpäin ohuissa putkissa (niin sanotuissa tubuluksissa), siitä imeytyy takaisin suurin osa vedestä ja kaikki muut aineet, joita elimistö tarvitsee. Näitä ovat esimerkiksi veren valkuaisaineet (etenkin albumiini) ja glukoosi (verensokeri), mutta joukossa on myös kymmeniä muita. Suoloistakin imeytyy takaisin suuri osa; niiden erittyminen lopulliseen virtsaan asti määräytyy sen mukaan, mitä elimistön suolatasapainon säilyminen edellyttää. Samoin on veden laita. Jos juodaan paljon, liika vesi erittyy virtsaan. Jos nestettä saadaan vähän, lähes kaikki imeytyy takaisin. Aineenvaihdunta kuitenkin edellyttää, että virtsaa erittyy joka päivä. Minimimäärä on noin 0,6 litraa vuorokaudessa.

Lopullisessa virtsarakkoon kulkeutuvassa virtsassa on mukana vain sellaisia aineita, joista elimistö haluaa päästä eroon, ja suoloja ja vettä sen mukaan, mikä elimistölle on hyväksi. Jos virtsaan ilmaantuu verta, se on merkki munuaisten tai virtsateiden sairaudesta. Siksi virtsanäytettä ei mielellään oteta kuukautisten aikana, tai sitten yritetään tamponin avulla estää kuukautisveren joutuminen virtsanäytteen joukkoon. Puhtaasta virtsasta ei normaalisti tavallisilla testeillä löydy bakteereita. Virtsateiden tulehduksen aikana niitä kuitenkin ilmaantuu virtsaan.

Virtsasta tutkitaan yleisimmin bakteereita, valkuaista (albumiinia) ja verta (esim. U-Kemseul, U-baktVi). Bakteeritutkimusta varten virtsanäyte otetaan tietyllä tavalla, jotta virtsaputken suulta (jossa kaikilla on runsaasti bakteereita) ei tulisi mukaan liikaa bakteereita tuloksia sotkemaan. Puhutaan puhtaasti lasketusta virtsasta, jonka lyhenne on PLV. Siinä ennen näytteenottoa tehdään alapesu vedellä ilman saippuaa ja pyyhitään kertakäyttöpyyhkeellä. Sitten lasketaan pieni määrä virtsaa WC-pönttöön, jotta alussa mukaan tulevat virtsaputken suun bakteerit eivät tule näytteeseen. Sitten virtsasuihkua katkaisematta viedään näyteastia virtsasuihkuun, otetaan näyte, ja loput virtsataan pönttöön (ks. Virtsanäyte kotona).

Klamydianäyte ja tippurinäyte otetaan heti virtsaamisen alussa ensipisaroista ja ilman alapesua.

Silloin tällöin tarvitaan koko vuorokauden aikana erittyvä virtsa tutkittavaksi. Tätä menetelmää käytetään esimerkiksi joidenkin hormoni- ja suolatasapainohäiriöiden selvittämisessä ((ks. Virtsanäyte kotona)).