高血糖致使大量葡萄糖隨尿排泄，引起滲透性利尿，導致機體脫水。脫水使得細胞外液滲透壓增高，水分由細胞內向細胞外轉移引起細胞內失水，腦細胞失水可引起腦功能紊亂直至昏迷，臨床上稱之為「高滲性昏迷。
高血糖時，病人的尿量明顯增加，並從尿中帶走大量電解質，導致電解質紊亂。同時，因為高血糖病人存在糖的利用障礙，轉而通過分解脂肪產生能量，伴隨著脂肪分解，酮體生成增加，導致」糖尿病酮症酸中毒。
專家指出，糖、脂肪、蛋白質是人體新陳代謝的三大基礎物質，高血糖導致糖代謝紊亂，打破了系統代謝平衡，進而往往導致脂代謝紊亂，致使整個代謝系統出現問題。
高血糖對胰島B細胞具備「毒性作用」，糖尿病患者如果長期發現高血糖，將導致胰島功能衰竭、胰島素分泌更少和患病情況進行性變壞。
長期高血糖狀態下，葡萄糖不能夠非常好地被機體吸收利用而是從尿中大量丟失，機體通過分解脂肪和蛋白質來提供能量，結果導致全身消瘦、乏力，機體免疫力下降。
糖尿病患者長期高血糖會傷害血管（包括大血管及微血管）及神經（主要是感覺神經及自主神經），導致心腦血管疾病、糖尿病腎病、視網膜病變、周圍神經病變、糖尿病足壞疽等慢性伴隨症狀的發生與發展。
高血糖和由高血糖引發的代謝紊亂，使白細胞吞噬和殺菌力下降，使免疫球蛋白、補體等生成能力降低，減弱血液殺菌力。同時，細胞和器官的活力下降，機體自愈能力下降，造成了免疫功能失調和下降。