人體的器官均需要血液的供應，因為血液中有供應器官生命的營養和氧氣，并且血液可以把器官代謝産生的代謝物帶走，而血液就是由血管進行運輸的。腎髒動脈是把含有氧氣的動脈血輸送給腎髒，腎靜脈則是把腎髒用過的血液帶出腎髒。腎動脈、腎靜脈、腎盂以及相關進出腎髒的結構被結締組織包裹，統稱為腎蒂。
圖1：深紅色為腎動脈；藍色為腎靜脈，淺紅色為腎盂輸尿管。
腎動脈
腎動脈是腹主動脈的分支，分支處在平L1和L2椎體之間。由于腹主動脈偏左，下腔靜脈偏右，是以右腎動脈更長，并且從下腔靜脈後面穿過。
腎動脈從主動脈分出後，仍然會繼續産生分支，用于滋養腎上腺、腎盂和近端輸尿管。腎動脈主幹進入腎門後，會分成彼此獨立無吻合的段動脈分支，分别營養腎髒的不同區域。是以，腎段動脈出現梗阻或損傷将導緻節段性腎梗死，而不是全腎髒的梗死。
圖2：腎動脈分支供應腎髒的不同區域
腎動脈通常可以分為前幹和後幹。前幹大緻供應前 2/3的腎，後幹供應後1/3的腎。通常情況下（不考慮血管變異），前幹分為四個腎段動脈分支∶尖部、上部、中部和下部；後支腎段動脈是腎動脈分出的第一支，也是最恒定的分支（變異度低），它在進入腎門之前就從腎動脈發出。從後幹發出的後段動脈是從腎盂後側進入腎髒實質的，而其他腎段動脈是從腎盂前方進入。如果後段動脈分支從輸尿管前方走形，可能導緻腎盂輸尿管連接配接部梗阻（ UPJO）。
腎髒的血管變異是很常見的，據統計25%～40%的腎髒存在腎血管的解剖學變異。腎動脈數量是最常見的變異，其中左側更為常見。腎動脈從腹主動脈分出後，在進入腎門之前提前發出分支。有些變異還可能從 T1和L4 見的椎體位置間分出，直接供應腎髒。少數情況，也可能起源于骼動脈或腸系膜上動脈。據統計有25%～28%的患者存在這種副腎動脈，并且被認為是腎特定區域唯一的動脈供應，可供應腎下極，偶爾供應腎上極區域。這些變異通常在正常人身上并無害處，但在手術患者身上則具有意義，術前應當仔細評估，如腎移植、腎切除等，避免術中大出血。
在腎後段動脈和前段動脈之間，即腎外後側的區域，存在縱向的無血管平面（Brodel線），沿該平面切開腎，出血減少。這個區域也成為很多腎髒手術的入路選擇，可以減少腎髒出血，例如經皮腎穿刺時，沿Brodel線的後組盞可作為穿刺的首選；非萎縮性腎切開取石，也可從這個無血管平面切開。
該平面的位置也會存在個體差異，個别情況下，需要通過術前血管造影或術中腎段動脈注射亞甲藍進行鑒定。
腎動脈在進入腎窦之後，每個段動脈繼續分出葉動脈，葉動脈進入腎實質後進一步分出葉間動脈，葉間動脈經過腎柱向腎外周延伸，于皮髓交界的腎錐體底部形成弓狀動脈。這些小葉間動脈從弓狀動脈發出後呈放射狀分布，最終形成腎小球動脈，包括其中的入球小動脈和出球小動脈。每個入球小動脈形成一個腎小球，人體大約共有200萬個腎小球（單側腎約100萬個）。血液在經過腎小球之後會被濾過，而濾過液離開動脈系統後收集于腎小囊（Bowman囊），形成原尿，原尿經過腎小管、集合管等結構的重吸收和分泌之後形成最終的尿液。血液通過腎小球傳出動脈從腎小球回流，然後在腎皮質中的腎小管周圍的二級毛細血管網絡或直小血管下降到腎髓質中。
供應腎的動脈逐級分為∶腎動脈腎段動脈葉間動脈弓狀動脈小葉間動脈入球小動脈腎小球出球小動脈。
腎靜脈
腎靜脈的作用和其他器官靜脈類似，主要就是回流腎髒的血液，在腎髒内有廣泛的靜脈叢回收血液，最後彙合成腎靜脈回流到下腔靜脈。腎的靜脈回流有廣泛的側支靜脈循環，是以腎段靜脈分支發生梗阻閉塞等，其對腎靜脈回流的影響很小。
腎小球毛細血管彙合成小葉間靜脈，而小葉間靜脈是通過星狀靜脈的包膜下靜脈叢與腎周靜脈自由形成的交通支。小葉間靜脈繼續彙合逐級形成弓狀靜脈、葉間靜脈、葉靜脈和腎段靜脈，分别與相應的動脈伴行，最後三至五支腎段靜脈最終彙合形成腎靜脈。
圖3：左腎靜脈回流及側支循環
下腔靜脈更偏右，是以左右腎靜脈的長度不同，右腎靜脈長 2～4cm，左腎靜脈長 6～10cm。左腎靜脈同時還接收左腎上腺靜脈和左性腺（睾丸或卵巢）靜脈的回流，這也是左側精索靜脈曲張曲張後導緻男性不育的一個原因，腎上腺相關的激素及代謝物會通過左性腺靜脈影響性腺。
左腎靜脈會從腸系膜上動脈和主動脈前方之間的銳角穿過，如果夾角過小，則會影響左腎靜脈的回流，進而出現胡桃夾綜合征，這也是左側精索靜脈容易更容易出現曲張的原因之一，這種情況更容易出現在瘦長體型的青少年中。
左腎靜脈還可以接收腰靜脈的回流，在左腎靜脈的外科手術操作過程中，有腰靜脈撕裂的可能。
在血管變異方面，副腎靜脈也有一定的比例發生，左側通常位于主動脈後，而右側出現副腎靜脈的機率更高。左腎靜脈系統最常見的變異為環主動脈型左腎靜脈，發生比例為2%～16%。表現為左腎靜脈分叉成環繞腹主動脈的腹側和背側的側支。在主動脈後方的左腎靜脈，單根左腎靜脈從主動脈後方穿過并彙入下腔靜脈的腰段。