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糖尿病肾病是由代谢因素和血流动力学因素共同作用下的免疫和炎症激活的结果，体内的病理因素通过细胞信号通路参与糖尿病肾病发病和进展。这些细胞信号传导通路具有明显的多样性，就其本质又具有同一性。
在糖尿病肾病的发生和发展中，存在多种信号途径的改变。MARK信号途径（包含p38MAPK信号途径，JNK/SAPK信号途径，ERK信号途径），TGF-β信号途径RhoA/ROCK信号途径，NF-κB信号途径，Wnt信号途径，JAK-STAT信号途径DAG/PKC信号途径，PI3K/AKT信号途径，mTOR途径等均在糖尿病肾病的进展中起作用，而新发现的iNOS/NO途径和SphK1-S1P途径参与糖尿病肾病的发病机制也在进一步研究中。单个信号途径单独在起作用，一些信号途径之间还存在交互作用，而且，细胞之间还存在串扰。
糖尿病肾病炎症标志物表达增加，包括VCAM-1、ICAM-1、TNF-α、IL-1β、MCP-1和NF-κB以及促纤维化标志物如CTGF和TGF-β等，糖尿病肾病肾小球滤过屏障功能受损导致蛋白尿增加，为这些信号分子的过度激活提供了平台。
在糖尿病肾病中存在多种多样的信号途径改变，一些信号途径之间还可能存在部分共同通路，将这些信号途径统一起来几乎不现实。然而，对于大多数糖尿病患者，高糖持续存在，组织并发症存在也是事实，胰岛素的使用并不能缓解组织结构损伤和器官功能障碍，因而，高糖可能是能够将这些信号途径串联起来的共同特征。大量数据表明，高糖引起糖尿病器官功能障碍的主要机制有四个机制，即：晚期糖基化终产物形成；多元醇途径通量增加；PKC异构体的活化；己糖胺途径增加。
糖酵解是葡萄糖被细胞分解产生能量的生化途径。在血糖正常的环境中，糖酵解沿着其描述良好的路径进行，而不分流到多元醇途径、己糖胺途径或产生晚期糖基化终产物或出现PKC活化的途径。在高糖环境中，如1型或2型糖尿病患者，高糖状态导致过量超氧化物活化，进而抑制GADPH酶，阻止了糖酵解沿着其自然过程进行，造成糖酵解前体积压，葡萄糖水平升高上调多元醇途径，而果糖-6-磷酸水平升高上调己糖胺途径。甘油醛-3-磷酸酯水平的增加上调了晚期糖基化终产物和DAG，后者辅助PKC活化。