Đó là những chất chỉ có lượng rất ít hoặc không có trong nước tiểu bình thường (không phát hiện được bằng các phương pháp thông thường)

1. Glucid

Nước tiểu bình thường bao giờ cũng có tính khử yếu do trong nước tiểu có một lượng nhỏ các ose như glucose, arabinose, galactose.
Ose thường xuất hiện nhiều trong nước tiểu là glucose, được gọi là glucose niệu. Glucose niệu gặp trong bệnh đái tháo đường tuỵ, do thiếu insulin nên glucose không thoái hoá được, nồng độ glucose trong máu tăng cao quá ngưỡng thận (ngưỡng của thận với glucose là 1,7g/l) nên bị đào thải ra nước tiểu. Cũng có trường hợp có glucose niệu nhưng nồng độ glucose máu không cao, đó là do khả năng tái hấp thu của ống thận giảm (đái tháo đường do ngưỡng thận giảm).
Trong một số trường hợp bệnh lý khác, nước tiểu xuất hiện một số ose khác như fructose, galactose do rối loạn enzym bẩm sinh.

2. Protein

Nước tiểu bình thường có một ít protein (50 - 150 mg/24 giờ), với xét nghiệm thông thường không phát hiện được, do vậy coi như nước tiểu bình thường không có protein. 
Có nhiều cách phân loại protein niệu:

- Protein niệu thật và giả 
+ Protein niệu thật: là protein niệu có nguồn gốc huyết tương, đó là protein niệu bệnh lý.
+ Protein niệu giả: là mucoprotein (chất nhày do đường tiết niệu bài tiết ra), không phải là bệnh lý.

- Phân loại theo thời gian xuất hiện
+ Protein niệu thường xuyên (liên tục): gặp trong các bệnh thận, nhiễm độc thai nghén, bệnh tim.
+ Protein niệu không thường xuyên (gián đoạn): thường do rối loạn chức năng như protein niệu tư thế đứng, protein niệu do gắng sức, lao động nặng, protein niệu vận mạch (do lạnh, do xúc động...).

- Theo cơ chế xuất hiện
+ Protein niệu có nguồn gốc cầu thận: 
* Do tăng độ lọc hoặc tăng tính thấm của cầu thận, gặp trong bệnh viêm cầu thận, hội chứng thận hư.
* Do tăng sự khuếch tán: do tăng nồng độ protein huyết thanh và sự chậm của dòng máu cầu thận qua màng lọc, ví dụ: suy tim, phụ nữ có thai, xơ động mạch thận ác tính.
+ Protein niệu do ống thận: do tổn thương ống thận gây rối loạn tái hấp thu. Thường gặp trong các tổn thương ống thận cấp, do ngộ độc muối kim loại nặng Pb, Hg, As... và một số bệnh lý bẩm sinh như hội chứng Fanconi, bệnh Wilson.
+ Protein sau thận: là protein niệu do viêm hoặc tổn thương đoạn dưới đường tiết niệu (niệu quản, bàng quang).

3. Các chất cetonic: 

Nước tiểu bình thường chứa khoảng vài mg acid acetic/lít và vài trăm mg acid beta hydroxybutyric. Các chất cetonic trong nước tiểu tăng do các rối loạn chuyển hoá glucid như bệnh đái tháo đường, đói lâu ngày, tăng chuyển hoá glucid, sau một số trường hợp dùng thuốc mê.

4. Sắc tố mật, muối mật

Các thành phần của mật như bilirubin liên hợp và muối mật lưu thông trong huyết tương và được đào thải qua thận trong một số trường hợp tổn thương gan và đường mật, nhất là trong vàng da do viêm gan và tắc mật. Bilirubin liên hợp trong nước tiểu được gọi là sắc tố mật. Trong một số trường hợp tổn thương gan, nước tiểu cũng có một lượng urobilinogen, chất này được tạo thành từ ruột do gan không có khả năng giữ lại.

5. Hồng cầu và hemoglobin

Nước tiểu có hồng cầu trong viêm thận cấp, lao thận, ung thư thận. Nước tiểu có hemoglobin trong các trường hợp sốt rét ác tính, tan huyết, bỏng nặng.

6 Cặn và sỏi: 

Cặn là phần lắng xuống của nước tiểu mới bài xuất, thường là acid uric và muối urat, carbonat, oxalat, phosphat calci... Khi các cặn trên lắng kết lâu ngày gây nên sỏi. Tuỳ theo vị trí lắng có thể gây nên sỏi thận, sỏi bàng quang. Loại sỏi hay gặp nhất ở Việt Nam là sỏi oxalat calci và sỏi urat.

7. Ngoài ra trong nước tiểu còn có thể xuất hiện porphyrin, dưỡng chấp…