糖尿病性大血管病变主要为大中血管动脉粥样硬化，动脉壁中层钙化，内膜纤维增生，致使管腔狭窄，因而其本质上是动脉粥样硬化性闭塞，在病理上很难与非糖尿病患者大血管病变相区别，但在临床发病和流行病学上与非糖尿病患者有区别。
临床上观察到大血管病变常在糖尿病史10～15年时出现症状。流行病学中观察到糖尿病患者大血管病变发病率高，约为非糖尿病患者的11倍，发病年龄较小，病变进展快，要比非糖尿病患者的大血管病变平均提前10年。
糖尿病性大中动脉病变与无糖尿病患者相类似，主要病理变化为动脉内膜粥样硬化和纤维化；动脉中层变性、纤维化和钙化。动脉粥样硬化可发生在大动脉如胸腹主动脉、颈总动脉、无名动脉和锁骨下动脉。中等动脉如冠状动脉、脑动脉、肾动脉。最常波及的是股动脉、腘动脉、胫前和胫后动脉，其次是肱动脉和桡动脉。动脉分叉开口处病变最为严重，如颈内、颈外动脉分叉处，主动脉弓各动脉分叉处，腹主动脉于左右髂总动脉分叉处，下肢动脉各分叉处，其原因可能是由于血流在分叉处形成漩涡，冲击而使内皮损伤，该处是引起病理改变的开始部位。
糖尿病性血管病变绝大部分发生在下肢，其原因可能是下肢动脉粗长，承受血液压力大，内膜损伤机会多。下肢动脉3个易发部位是：主髂动脉、股腘动脉和小腿胫腓动脉，其中又以股腘动脉发生率最高，这与大腿内收肌管周围肌肉反复收缩机械性损伤有关。病变特点为狭窄或闭塞性病变，常呈节段性，局限于动脉分叉处，累及一例或双侧下肢动脉，上肢很少累及。
病理上糖尿病患者的动脉粥样硬化与非糖尿病患者相似，不同之处是非糖尿病患者有较多PAS阳性的糖蛋白沉积伴有微血管病变。
下肢动脉发生粥样变化后，血管管腔逐渐变为狭窄，使患肢组织供血障碍，呈缺血表现。动脉粥样硬化血管闭塞范围越大、病变越长，肢体缺血愈重，缓慢进行性的动脉闭塞，可见到侧支循环形成。但如动脉腔内血栓或斑块脱落，可引起急性动脉栓塞，使栓塞远端缺血更为严重，可引起远端肢体溃疡和坏疽。
肢体缺血可分为功能性缺血和慢性临界性肢体缺血。功能性缺血是指在休息状态下，血流尚可通过部分通畅的血管，保证肢体血供，使随着肢体的运动，血流不能增加，临床上表现为间歇性跛行。慢性临界肢体缺血是指病人发生肢体静息痛超过2周，需服用止痛剂。踝部动脉收缩压≤50mmHg，或伴有足趾溃疡及坏疽。间歇性跛行是由于作功的肌肉群表现疼痛，而缺血性静息痛不表现肌肉群，而是足趾或跖骨头的疼痛。
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