胰島β細胞數量減少，細胞核深染，胞漿稀少呈脫顆粒現象。α細胞相對增多，胰島內毛細血管旁纖維組織增生，嚴重的可見廣泛纖維化，血管內膜增厚，胰島素依賴型糖尿病人常明顯的胰島病理改變，β細胞數量可只有正常的10%，非胰島素依賴型糖尿病人胰島病變較輕，在光學顯微鏡下約有1/3病例沒有組織學上肯定病變，在胰島素依賴型糖尿病的早期，約50-70%病例在胰島及周圍可見淋巴細胞和單核細胞浸潤，稱為“胰島炎”。

　　約70%糖尿病患者全身小血管和微血管出現病變，稱為糖尿病性微血管病變。常見于視網膜、腎、心肌、肌肉、神經、皮膚等組織。基本病變是PAS陽性物質沉著于內皮下引起微血管基底膜增，此病變具有較高的特異性，糖尿病人的大、中動脈、包括腦動脈、椎動脈、腎動脈和心表動脈。因同樣病變亦可見非糖尿病人，故缺乏特異性。

　　糖尿病性神經病變多見于病程較長和病情控制不良患者，末稍神經纖維呈軸變性，繼以節段性彌漫性脫髓鞘改變，神經營養血管亦可出現微血血病變，病變有時累及神經根，椎旁交感神經節、脊髓、顱神經和腦實質，感染神經損害比運動神經損害明顯。

　　肝臟脂肪沉著和變性，嚴重時呈類似肝硬化改變。心肌由混濁腫脹，變性發展為彌漫性纖維化。