糖尿病性大中動脈病變與無糖尿病患者相類似，主要病理變化為動脈內膜粥樣硬化和纖維化；動脈中層變性、纖維化和鈣化。動脈粥樣硬化可發生在大動脈如胸腹主動脈、頸總動脈、無名動脈和鎖骨下動脈。中等動脈如冠狀動脈、腦動脈、腎動脈。最常波及的是股動脈、腘動脈、脛前和脛后動脈，其次是肱動脈和橈動脈。動脈分叉開口處病變最為嚴重，如頸內、頸外動脈分叉處，主動脈弓各動脈分叉處，腹主動脈于左右髂總動脈分叉處，下肢動脈各分叉處，其原因可能是由于血流在分叉處形成漩渦，沖擊而使內皮損傷，該處是引起病理改變的開始部位。
糖尿病性血管病變絕大部分發生在下肢，其原因可能是下肢動脈粗長，承受血液壓力大，內膜損傷機會多。下肢動脈3個易發部位是：主髂動脈、股腘動脈和小腿脛腓動脈，其中又以股腘動脈發生率最高，這與大腿內收肌管周圍肌肉反復收縮機械性損傷有關。病變特點為狹窄或閉塞性病變，常呈節段性，局限于動脈分叉處，累及一例或雙側下肢動脈，上肢很少累及。