肾脏的主要功能是排泄代谢废物，调节水盐和酸碱平衡，维持机体内部环境的稳定。主要通过肾小球滤过功能和肾小管重吸收和分泌功能实现上述功能。肾小球相当于肾脏的过滤器。血液进入肾脏后，肾小球可将其中的肌酐、尿素、尿酸等代谢废物过滤出来，同时截留下蛋白质等有益物质，避免其经尿流失，由此形成“初级尿”。滤过功能严重受损时可出现浮肿、高血压、胃肠道不适、皮肤瘙痒等症状，尿检可发现蛋白尿、血尿等异常。肾小球产生的“初级尿”内除废物外，还含有葡萄糖、氨基酸等对人体有用的物质。肾小管相当于尿液加工厂，可将绝大部分有用物质重吸收入血循环，同时将多余的酸性物质分泌入尿液，由此产生“成品尿”。重吸收和分泌功能受损时，患者可出现尿频、夜尿增多、尿糖阳性等表现。
除上述作用外，肾脏还具有重要的内分泌功能，能产生促红细胞生成素、活性维生素D等物质来调节机体的各种功能。尿毒症患者常有严重贫血和骨病，就是由于该内分泌功能发生了异常。中医对肾脏的认识与上述有所不同，中医范畴的肾脏主要功能有藏精、主水、和纳气。对人的生长发育与生殖有重要作用，是人体全身阴阳的根本。肾中精气不足时可出现小儿生长发育迟缓、青年人性成熟迟缓、中年人性机能减退及早衰、老年人衰老加快；还可以出现呼吸浅表，动则气短等表现。肾阴不足出现口舌干燥、潮热、五心烦热、心烦不安等阴虚的症状，肾阳不足出现腰酸、腿软、早泄、浮肿等肾阳虚的表现。