高塩素血症は、腎排泄機能の低下によって発症する絶対的高塩素血症と、脱水や血液凝固に伴う相対的高塩素血症に分けられます。ネフローゼ、腎炎、特に腎硬化症では、塩分が体内に保持され、高塩素血症が発生します。塩素は血液から細胞外液へと移行し、皮膚、骨、その他の組織の細胞に入り込み、他のイオンと置き換わります。そして、大量の塩素が汗とともに排出され始めます。水分摂取不足、下痢、嘔吐、火傷による体液や塩分の喪失は、脱水症状や相対的高塩素血症の発症につながる可能性があります。嘔吐を伴うと、相対的高塩素血症は体内の塩素の喪失により急速に低塩素血症へと変化します。この喪失量は、体内の総塩素量の3分の2に達することもあります。
高クロール血症(血中の塩素濃度の上昇)は、心血管系の代償不全や浮腫の発生により発生することがあります。また、食事中の塩化ナトリウムの大量摂取も高クロール血症を引き起こす可能性があります。
さらに、アルカローシスでは高塩素血症が発生する可能性があり、血液中の二酸化炭素含有量の減少を伴い、浮腫、滲出液、漏出液の再吸収中に赤血球から血漿への塩素の放出につながります。