不論有各種誘因而使糖尿病加重時，由於嚴重的胰島素缺乏，與胰島素作用相反的激素如胰高血糖素、兒茶酚胺、生長激素、腎上腺皮質激素對代謝的影響就更顯著。使脂肪分解加速，脂肪酸在肝臟內經β氧化產生的酮體大量增加。
由於糖無異生加強，三羧酸循環停滯，血糖升高，酮體聚積。
當酮體生成大於組織利用和腎臟排泄時，可以使血酮體濃度達50-300mg/dl（正常值爲1.0mg/dL）。正常人每日尿酮體總量爲100mg，糖尿病人約爲1g／d，酮症酸中毒時最多可排出40g/d.在合併腎功障礙時，酮體不能由尿排出，故雖發生酮症酸中毒，但尿酮體陰性或僅微量。
由於大量有機酸聚積消耗了體內礆貯備，並超過體液緩衝系統和呼吸系統代償能力，即發生酸中毒，使動脈血PH值可以低於7.0。由於尿滲透壓升高，大量水分，鈉、鉀、氯丟失，可達體液總量10－15％。
