糖尿病性视网膜病变的确切机制和途径尚不十分清楚，目前认为发病机制和山梨醇醛糖还原酶途径、非酶性糖基化作用、视网膜生长因子产生、蛋白激酶c激活血管舒张性前列腺素产物、视网膜毛细血管血流改变以及毛细血管通透性增加有关。

1.山梨醇醛糖还原酶途径血糖正常时醛糖还原酶主要以无活性的形式存在于各组织中，血糖浓度升高过量的葡萄糖经过醛糖还原酶催化转变为山梨醇。山梨醇不能通过细胞膜而堆积于细胞内，致细胞破裂，组织水肿，在视网膜内引起毛细血管细胞受损、基底膜增厚、毛细血管闭锁，此为DR最关键的早期损害。

2.非酶性糖基化作用糖尿病患者伴有许多不同种类的蛋白质非酶性糖基化，在视网膜病变的发病机制中起着重要作用。高血糖使氨基酸的氨基酸非酶性糖基化产生酮胺，酮胺经过一系列变化形成糖基化终末产物(AGEs)，AGEs很稳定，不易分解，堆积在组织中，改变了细胞外液成分，影响细胞间粘附和其他功能。

3.蛋白激酶C活性增加在高糖血症状态下，进入磷酸戊糖途径的葡萄糖增加，蛋白激酶C活性增加，血管舒张性前列腺素产物增多，引起视网膜血流量和血管通透性增加，也可能和山梨醇醛糖还原酶途径相关联。

4.视网膜血流量改变激光多普勒测量发现DR患者视网膜血流量与正常对照及无视网膜病变的糖尿病患者相比明显增加，而在严重毛细血管非灌注和增殖性糖尿病视网膜病变者，血流量减低。高血糖不仅引起视网膜血流量增加，而且可导致视网膜毛细血管周细咆收缩力降低，血管自主调节能力受损，常使毛细血管压升高，它是DR的一个重要原因。生化、血流动力及激素水平的改变共同作用导致了典型的血管阻塞、出血、硬性渗出、组织缺血和新生血管。