(1)微血管壁的病变：正常微血管壁以基底膜作为基础。微血管基底膜增厚是糖尿病性微血管病变的一种较早表现。当基底膜增厚严重时，受累的微细血管会部分或全部阻塞，引起组织缺氧，以致病变持续不断加重。内皮细胞损伤在微血管病变的发生中亦可导致血流不畅、淤滞，以至阻断，使体内组织处于缺氧状态。
(2)微血流紊乱：微血管血流动力学改变是糖尿病微血管病变的早期变化，也是重要的始动机制。在糖尿病的早期，肾脏、视网膜或其他周身组织中，一般均先有血流量增加和高灌注状态，这种血流动力学异常是最终导致微血管病变发展的关键因素。由于微血管通透性的增加，大分子蛋白质可经微血管外渗和沉积于管壁。
(3)微循环血液理化特性的改变：糖尿病患者的血液呈现高凝状态。血液黏度取决于血浆黏度、悬浮于其中的红细胞数量及其物理性状。当糖代谢紊乱时，红细胞聚集性增强，释放氧的功能亦异常，血小板高黏附及抗凝血机制异常，使全血黏度增高，血流缓慢及淤滞，造成管腔狭窄和微循环障碍，导致了微血管病变的发生。
在糖尿病的早期，病情控制不好时，会出现微血管改变，代谢异常得到纠正后即消失，呈可逆性。如病情长期控制不佳，则会引起不可逆的病变。
