Histologisch zeichnet sich die juvenile Nephronophthise durch eine tubuläre Atrophie, verdickte oder ausgedünnte tubuläre Basalmembranen, kortikomedulläre Zysten sowie durch eine diffuse interstitielle Fibrose aus. Charakteristisch für die NPH ist ein wechselhaftes histologisches Bild mit Arealen atrophischer Tubuli, deren Basalmembranen stark verdickt erscheinen, neben noch funktionsfähigen Tubuli, die sogar kompensatorisch hypertrophiert sind. Auch entzündliche Rundzellinfiltrate finden sich häufig.

Das histologische Bild der infantilen NPH (NPHP2) unterscheidet sich von dem der juvenilen NPH. Bei der „infantilen Form“ findet sich eine Kombination aus Charakteristika der juvenilen NPH (tubuläre Atrophie, tubuläre Zysten, interstitielle Fibrose) und Merkmalen, die sonst typischerweise bei polyzystischen Nierenerkrankungen vorliegen (vergrößerte Nieren, ausgeprägte Zystenentwicklung).