高血糖是导致周围神经病变的主要原因。DPN确切发病机制尚不完全清楚, 是多因素共同作用的结果，包括代谢紊乱，血管损伤，神经营养因子缺乏，细胞因子异常，氧化应激和免疫因素等均发挥作用。还有葡萄糖自动氧化使反应性氧化产物形成,导致细胞氧化应激和线粒体功能障碍。
糖尿病病人的神经束膜、神经内膜及神经外膜处的微血管高表达RAGE，RAGE与沉积的羧甲基纤维素(体内AGEs的主要存在形式)结合活化了NF-KB，增加白介素6等炎性因子的释放，引发的炎症反应干扰了血管的正常功能，导致血管炎性神经病。另外，糖尿病患者AGEs广泛沉积于神经内膜滋养血管，AGEs介导产生的活性氧物质(ROS)可引起血管内皮激活，导致血管基底膜增厚，使管腔狭窄、闭塞，神经内膜血流减少、缺血和缺氧。
氧化应激损伤在DPN的发病机制中扮演重要角色。糖尿病高血糖状态下，一方面机体对自由基清除能力下降;另一方面，游离自由基大量产生。也就是说，体内氧化因子和抗氧化因子平衡失调。氧化应激也可直接引起神经元DNA、神经元的蛋白质和脂质损害，阻碍轴索运输和信号转导。此外，氧化应激还可导致许多神经营养因子减少，从而减弱受损神经纤维的再生能力。氧化应激反应又与 DPN发病的其他因子相互作用，在多个环节上导致DPN发生。DPN是个代谢性疾病，其病理生理机制的核心既非血管亦非神经缺乏胰岛素来代谢掉它们摄取的葡萄糖，而是由于高血糖引起的细胞内二级病理生理反应—氧化应激，蛋白质糖基化—这些反应在血管和神经中是一致的。
