毛细血管也受到侵害血管系统与其他系统最大的分别就是血管遍布全身，所有的组织和器官都有血管网的分布。高血糖状态持续时，葡萄糖会在血液中四处游荡，最终就像漫过池塘的雨水一样，破坏周围的设施。也就是说，体内的血管浸泡在高浓度的糖水中，在这样的状态下，首先受损的是毛细血管，因为与大、中血管相比，毛细血管和小血管的管壁更薄、更脆弱。

    毛细血管网是物质交换的地点，在这里，红细胞卸下氧，携带二氧化碳，血浆传送来小分子的营养颗粒，于是富含氧的动脉血变成了携带二氧化碳和其他代谢废物的静脉血。高血糖会使毛细血管变得僵硬，甚至关闭它们的开关，物质交换过程遇到阻碍。到了后期，较大的血管也会受损。正常情况下，与血液接触的动脉内膜又细又滑，保证血液列车能够顺利通过。血糖会使血管内壁上光滑的细胞连接松动，细胞也被破坏，于是细胞间的距离加大，最终发生动脉硬化。动脉硬化一旦发生，高血压、冠状动脉粥样硬化性心脏病便会接踵而来。

    三大物质代谢出现紊乱血糖升高，机体不得不寻找其他途径来处理血液中多余的血糖，于是，异常途径——山梨醇代谢被启动。其代谢产物山梨醇可使微小血管、毛细血管膜发生水肿，引起全身慢性并发症。血脂和蛋白质代谢出现紊乱，低密度脂蛋白升高，高密度脂蛋白下降，加速动脉硬化。而且，机体细胞燃烧脂肪、蛋白质等代替品时，会释放出一种称为酮体的酸性物质，酮体对身体有害，不及时发现，会危及生命。

    糖尿病严重时，水、电解质代谢紊乱，酸碱平衡失调，严重时可危及生命。殃及胰岛本身长期的高血糖对胰岛的B细胞会产生毒性，将这些细胞破坏，使其不再具有分泌胰岛素的功能。此外，高血糖使白细胞不再对抗感染，人体的免疫功能被削弱。可致神经细胞水肿，丧失正常的工作能力，通常是四肢最先受到影响。