ในระบบขับถ่ายปัสสาวะนั้น เมื่อไตทั้งสองข้างผลิตน้ำปัสสาวะ น้ำปัสสาวะจะไหลผ่านท่อไตมาเก็บไว้ในกระเพาะปัสสาวะ ซึ่งมีกลไกการควบคุมเพื่อป้องกันไม่ให้ปัสสาวะเล็ดราดออกมา โดยรอยต่อกระเพาะปัสสาวะกับท่อปัสสาวะจะมีชุดกล้ามเนื้อที่ทำงานเป็นหูรูด ทำหน้าที่เหมือนลิ้นเปิดปิด ซึ่งการทำงานของทั้งกระเพาะปัสสาวะและหูรูดจะถูกควบคุมโดยระบบประสาท 

เมื่อกระเพาะปัสสาวะเริ่มต้นกักเก็บน้ำปัสสาวะ จะมีระบบควบคุมสัญญาณที่ส่งไปและกลับ จากกระเพาะปัสสาวะไปยังระบบประสาทส่วนกลาง เพื่อยับยั้งไม่ให้กระเพาะปัสสาวะบีบตัวก่อนถึงเวลาที่เหมาะสม (ขึ้นกับความจุกระเพาะปัสสาวะ และ สถานการณ์ที่เอื้ออำนวยต่อการปัสสาวะซึ่งเป็นผลต่อเนื่องกับพฤติกรรมมนุษย์ เช่นต้องอยู่ในสถานที่มิดชิดและมีความปลอดภัย ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึง  ห้องน้ำ นั่นเอง) เมื่อมีความพร้อมดังกล่าวเกิดขึ้น สมองจะส่งสัญญาณให้กล้ามเนื้อหูรูดคลายตัว ตามด้วยกระเพาะปัสสาวะบีบตัวเพื่อให้น้ำปัสสาวะไหลผ่านออกนอกร่างกาย 

ในผู้ที่มีภาวะ OAB นั้นจะอาการปวดปัสสาวะอย่างฉับพลัน โดยไม่สามารถรอหรือกลั้นได้ เกิดจากความผิดปกติของสัญญาณที่ส่งจากกล้ามเนื้อปัสสาวะเร็วและรุนแรงกว่าปกติโดยฉับพลัน ทั้งที่น้ำในกระเพาะปัสสาวะอาจยังไม่เต็มความจุ ซึ่งอาจเกิดร่วมกับการบีบตัวของกล้ามเนื้อกระเพาะปัสสาวะก่อนถึงเวลาที่เหมาะสม โดยสาเหตุในการเกิดภาวะนี้ยังไม่ทราบแน่ชัด แต่มีความเจ็บป่วยและพฤติกรรมบางอย่างที่ส่งผลให้เกิดภาวะดังกล่าว อาทิ

• โรคของระบบประสาท เช่น โรคหลอดเลือดสมอง โรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง (multiple sclerosis)
• โรคเบาหวาน
• ระบบประสาทที่ควบคุมการทำงานของกระเพาะปัสสาวะมีความผิดปกติเนื่องจากอายุที่เพิ่มขึ้น
• การรับประทานยาบางชนิดที่มีฤทธิ์ขับปัสสาวะ หรือภาวะที่ผู้ป่วยดื่มน้ำมากผิดปกติ 
• การดื่มเครื่องดื่มคาเฟอีนหรือแอลกอฮอล์มากเกินไป 
• การถ่ายปัสสาวะออกไม่หมดทำให้มีปัสสาวะตกค้างอยู่ กระเพาะปัสสาวะจึงเต็มเร็วกว่าปกติ

ปัจจัยที่เพิ่มความเสี่ยงของการเกิดภาวะ OAB คือ อายุ แต่ไม่ได้หมายความว่าผู้สูงอายุทุกคนจะต้องมีภาวะนี้ ดังนั้นภาวะ OAB จึงไม่ใช่ส่วนหนึ่งของกระบวนการแก่ชราตามธรรมชาติ นอกจากนี้ความผิดปกติในกระเพาะปัสสาวะบางอย่าง เช่น เนื้องอก นิ่วในกระเพาะปัสสาวะ หรือการติดเชื้อในระบบทางเดินปัสสาวะ อาจทำให้มีอาการคล้ายกับภาวะ OAB ได้เช่นกัน

แพทย์วินิจฉัยภาวะ OAB ได้โดยการสอบถามอาการ ประวัติการเจ็บป่วย ร่วมกับการตรวจร่างกาย และตรวจทางห้องปฏิบัติการอื่นๆ ได้แก่

• ตรวจปัสสาวะ เพื่อดูว่ามีการอักเสบติดเชื้อหรือมีเม็ดเลือดแดงในกระเพาะปัสสาวะหรือไม่ ซึ่งจะช่วยให้แยกโรคหรือความผิดปกติอื่นๆ ที่มีอาการคล้ายกันออกไปได้
• การจดบันทึกการปัสสาวะ (voiding diary) เช่น จำนวนครั้งและปริมาณปัสสาวะแต่ละครั้งภายใน 24 ชั่วโมง โดยอาจบันทึกร่วมกับการดื่มน้ำหรือของเหลวมากน้อยเพียงใด มีปัสสาวะเล็ดราดหรือไม่ เพื่อประกอบการตรวจวินิจฉัยรูปแบบและหาสาเหตุของภาวะ OAB ต่อไป
• ตรวจวัดปัสสาวะตกค้างหลังการขับถ่ายปัสสาวะ โดยการตรวจอัลตราซาวน์กระเพาะปัสสาวะ เพื่อวัดปริมาณปัสสาวะที่ค้างอยู่ ซึ่งอาจมีผลต่อการเลือกใช้ยาในการรักษา
• การวิเคราะห์แบบยูโรไดนามิก หรือการตรวจยูโรพลศาสตร์ (urodynamic study) เพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับระบบการขับถ่ายปัสสาวะที่มากขึ้นก่อนพิจารณาการรักษา 

- Uroflowmetry เป็นการวัดอัตราความเร็วของปัสสาวะ ร่วมกับเวลาที่ใช้ในการปัสสาวะ ปริมาณปัสสาวะที่ออกมาได้ใน
แต่ละครั้ง มักทำร่วมกับตรวจวัดปัสสาวะตกค้างหลังการขับถ่ายปัสสาวะ        
-  Cystometry (CMG) และ Pressure-flow study เพื่อจำลองดูการทำงานของระบบการขับถ่ายปัสสาวะอย่างละเอียด
ตั้งแต่การกักเก็บน้ำปัสสาวะตลอดจนถึงการขับถ่ายปัสสาวะ โดยทั่วไปวิธีนี้มักใช้เมื่อการรักษาในช่วงแรกไม่ได้ผลจำเป็นต้องได้ข้อมูลที่เพิ่มขึ้นก่อนตัดสินใจวางแผนการรักษาขั้นต่อไป
 

อาการของภาวะ OAB ที่พบบ่อย ได้แก่

• รู้สึกปวดปัสสาวะอย่างมากโดยฉับพลัน และต้องไปห้องน้ำทันทีโดยไม่สามารถรอได้ อาจมีปัสสาวะเล็ดราดร่วมด้วยหรือไม่มีก็ได้ 
• น้ำปัสสาวะมีปริมาณน้อยทั้งที่ปวดปัสสาวะมาก
• ปัสสาวะบ่อยกว่าปกติ (อาจใช้เกณฑ์มากกว่า 8 ครั้งต่อวัน) 
• ปัสสาวะบ่อยหลังการนอนหลับ มากกว่า 1 ครั้งต่อคืน  

การรักษาภาวะ OAB ที่ได้ผลดีที่สุดอาจจำเป็นต้องใช้หลายวิธีร่วมกัน ได้แก่
การปรับเปลี่ยนพฤติกรรม เช่น 

• งดหรือลดเครื่องดื่มผสมคาเฟอีนซึ่งมีฤทธิ์ขับปัสสาวะ เช่น ชา กาแฟ น้ำอัดลม 
• ดื่มน้ำในปริมาณที่เหมาะสม ไม่ดื่มมากเกินไป 
• งดหรือลดปริมาณน้ำดื่มในช่วงเวลา 3-4 ชั่วโมงก่อนเข้านอน 
• ฝึกกลั้นปัสสาวะให้นานขึ้นทีละน้อย เพื่อยืดเวลาระหว่างการเข้าห้องน้ำแต่ละครั้งให้กลับมาอยู่ในช่วงที่เหมาะสม 
• ปัสสาวะซ้ำ 2 ครั้งเพื่อให้ปัสสาวะเหลือค้างในกระเพาะปัสสาวะน้อยที่สุด
• ควบคุมน้ำหนักไม่ให้เกินค่ามาตรฐาน เนื่องจากพบอุบัติการณ์ณ์ที่เพิ่มขึ้นในผู้ป่วยกลุ่มนี้
• ฝึกบริหารกล้ามเนื้ออุ้งเชิงกราน (ขมิบ) โดยพบว่าการหดรัดกล้ามเนื้ออุ้งเชิงกรานสามารถต่อต้านสัญญาณที่ส่งจากกล้ามเนื้อปัสสาวะที่เกิดโดยฉับพลันให้เบาลงได้ 

การรักษาด้วยยารับประทาน  แพทย์อาจสั่งจ่ายยาเพื่อลดการบีบตัวของกล้ามเนื้อกระเพาะปัสสาวะ ซึ่งได้แก่ยาในกลุ่ม antimuscarinics และ beta3-adrenoceptor agonist ซึ่งสามารถให้ผลการรักษาเป็นที่น่าพอใจ อย่างไรก็ตาม ยาทั้งสองกลุ่มมีผลข้างเคียงที่ต่างกัน เช่น ปากแห้ง คอแห้ง ท้องผูก จากยากลุ่ม antimuscarinics และมีข้อห้ามในผู้ป่วยโรคต้อหินชนิดมุมปิดเนื่องจากจะทำให้ความดันลูกตาสูงขึ้น หรือ ยาในกลุ่ม beta3-adrenoceptor agonist ไม่ควรใช้ในผู้ป่วยความดันโลหิตสูงที่ยังคุมได้ไม่ดี เป็นต้น

การฉีดยา botulinum toxin หรือโบท็อกซ์เข้ากล้ามเนื้อกระเพาะปัสสาวะโดยการส่องกล้องผ่านท่อปัสสาวะ เพื่อให้กล้ามเนื้อกระเพาะปัสสาวะคลายตัวและอาการปวดปัสสาวะฉับพลันลดลง โดยยาจะให้ผลการรักษาประมาณ 5-9 เดือน จากนั้นอาจต้องฉีดซ้ำหากจำเป็น วิธีนี้สามารถพิจารณาในผู้ป่วยที่ทานยาไม่ได้ผล หรือต้องการลดผลข้างเคียงจากการใช้ยารับประทาน แต่การฉีดโบทอกซ์อาจมีผลข้างเคียงที่พบได้ไม่บ่อย คือทำให้เกิดอาการปัสสาวะไม่ออกได้เช่นกัน

การปรับสมดุลระบบประสาทควบคุมกระเพาะปัสสาวะ (Neuromodulation) โดยการฝังเข็มหรือแผ่นแปะเพื่อส่งกระแสไฟฟ้า หรือการผ่าตัดฝังอุปกรณ์อิเลคโทรนิคส์ในร่างกาย เพื่อกระตุ้นให้เส้นประสาทที่ควบคุมการทำงานของกระเพาะปัสสาวะกลับมาทำงานเป็นปกติ

การผ่าตัดขยายกระเพาะปัสสาวะ เป็นวิธีการรักษาสำหรับผู้ป่วยที่มีอาการรุนแรงและไม่สามารถรักษาด้วยวิธีอื่นได้ เพื่อช่วยให้กระเพาะปัสสาวะสามารถกักเก็บปัสสาวะได้ดีขึ้นและลดความดันในกระเพาะปัสสาวะลง โดยแพทย์จะใช้ส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบทางเดินอาหาร เช่น ลำไส้เล็กมาเย็บต่อเข้ากับกระเพาะปัสสาวะเพื่อให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งการรักษาวิธีนี้มีผลข้างเคียงคือ ผู้ป่วยอาจจำเป็นต้องสวนปัสสาวะเป็นระยะ เนื่องจากปัสสาวะออกเองได้ไม่หมด เนื่องจากกลไกการบีบตัวของทางเดินอาหารมีความแตกต่างจากกล้ามเนื้อกระเพาะปัสสาวะ นอกจากนี้ ผู้ป่วยยังมีโอกาสติดเชื้อในระบบทางเดินปัสสาวะ และเป็นนิ่วในกระเพาะปัสสาวะเพิ่มขึ้นได้