L'élaboration de l'urine
En dehors du foie, l'autre organe jouant un rôle majeur d'élimination est le rein. Très bien irrigués - les reins reçoivent en permanence environ un quart du débit cardiaque -, ils filtrent le sang et éliminent les déchets qu'il contient, comme les pigments dérivés de l'hémoglobine, l'urée et la créatinine, les produits de dégradation des hormones ou encore les substances d'origine externe (les xénobiotiques). Le produit de cette filtration provoquant aussi la fuite de certains éléments précieux (glucose, sodium, calcium, acides aminés, etc., et même l'eau !), le rein opère après formation de l'urine primitive un véritable tri sélectif et récupère les éléments souhaités.
L'unité de base dans laquelle s'effectue l'élaboration de l'urine est un tube très replié sur lui-même appelé néphron. Les reins sont ainsi composés de près d'un million de néphrons. Chaque néphron est alimenté par un petit vaisseau capillaire subissant une filtration passive : sous l'effet de la pression du sang, l'eau et tous les éléments capables de passer à travers les pores du filtre quittent les capillaires. Cette zone est appelée chambre glomérulaire. Pour un chat de 3 kg, il se forme entre 6 à 12 ml d'urine primitive par minute, soit environ 8 à 16 litres d'urine par jour, alors que son volume sanguin n'est que de 200 ml ! C'est dire l'importance des phénomènes de réabsorption qui siègent dans le néphron. Grâce à toute une batterie de transporteurs spécialisés, la paroi de différentes portions du néphron transfère en permanence les éléments à récupérer, de l'urine vers le sang. Ces transports entraînent également le passage d'eau, et concentrent l'urine. Le chat est très économe de son eau : en cas de déshydratation, il peut émettre une urine très concentrée (plus de cinq fois plus que le sang). Dans les conditions normales, la quantité totale d'urine émise par jour est de l'ordre de 10 à 15 ml par kg de poids.
La miction
L'urine est véhiculée des reins à la vessie par les uretères. La vessie du chat a une grande contenance, si bien qu'il peut se contenir sans difficulté pendant plus de douze heures. Lors de la miction, l'urine est émise à l'extérieur en passant par l'urètre, dont le trajet est différent chez le mâle et chez la femelle. Chez le mâle, il s'abouche à l'extrémité du pénis, qui au repos est dirigé vers l'arrière. La miction est précédée, comme la défécation, d'une recherche de l'endroit approprié et d'une prise de posture adaptée. Puis un réflexe se déclenche et la vessie se vide complètement. Dans certaines conditions, les chats peuvent émettre de petites quantités d'urine en différents endroits : cette activité, nommée marquage urinaire, est liée au comportement social du chat et régit les relations entre individus. Il disparaît chez les animaux castrés.