Nietrzymanie moczu z przepełnienia występuje wtedy, gdy pęcherz pacjenta jest zawsze pełny, tak że często wycieka z niego mocz. Słabe mięśnie pęcherza, powodujące niepełne opróżnianie pęcherza, lub zablokowana cewka moczowa mogą powodować ten rodzaj nietrzymania moczu. Neuropatia autonomiczna spowodowana cukrzycą lub innymi chorobami (np. stwardnienie rozsiane) może zmniejszać sygnały nerwowe z pęcherza (umożliwiając przepełnienie) i może również zmniejszać wydalanie moczu przez mięsień wypieracz (umożliwiając zatrzymanie moczu). Dodatkowo, guzy i kamienie nerkowe mogą zablokować cewkę moczową. Urazy rdzenia kręgowego lub zaburzenia układu nerwowego są dodatkowymi przyczynami nietrzymania moczu z przepełnienia. U mężczyzn, łagodny przerost gruczołu krokowego (BPH) może również ograniczać przepływ moczu. Nietrzymanie moczu z przepełnienia jest rzadkie u kobiet, chociaż czasami jest powodowane przez guzy włókniaków lub jajników. Również nietrzymanie moczu z przepełnienia może być spowodowane zwiększonym oporem ujścia z zaawansowanego wypadania pochwy powodującego „załamanie” cewki moczowej lub po zabiegu przeciw nietrzymaniu moczu, który nadmiernie skorygował problem. Wczesne objawy obejmują niezdecydowany lub powolny strumień moczu podczas dobrowolnego oddawania moczu. Leki antycholinergiczne i NLPZ mogą pogorszyć nietrzymanie moczu z przepełnienia.