糖尿病網膜症は、単純網膜症→増殖前網膜症→増殖網膜症と進行します。

黄斑浮腫はいずれの病期においても合併することがあります。

単純網膜症は、毛細血管がやぶれ始め、血管にコブができたり（毛細血管瘤）、出血したりします（点状出血）。また、やぶれた血管から、血液や血液中の成分がもれだします。

増殖前網膜症は、血管の障害が繰り返されることで血管壁が厚くなり、血管が狭くなったり、つまったりして（血管閉塞）、血液が網膜に十分に流れなくなる（虚血）状態です。

増殖網膜症は、虚血になると、網膜では、新しい血管が作られます（新生血管）。新生血管はもろく、壊れやすいので、出血を起こすことがあります。また、硝子体に膜ができ、その膜が収縮して硝子体と網膜を癒着させ、網膜を引っ張り、網膜剝離を引き起こすこともあります。