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， 三羧酸迴圈停滯， 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（正常值為1.0mg/dL）。 正常人每日尿酮體總量為100mg， 糖尿病人約為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鹼貯備， 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％。
