Gula darah tinggi atau rendah hampir selalu dikaitkan dengan diabetes. Pada penderita diabetes, tubuh tidak membuat cukup insulin untuk mengizinkan glukosa untuk memasuki sel untuk metabolisme aerobik, atau sel-sel yang tahan terhadap efek insulin. Sebagai pengobatan, insulin harus disuntikkan, atau obat harus diambil untuk meningkatkan sensitivitas insulin yang lebih rendah tubuh. Harus ada keseimbangan antara berapa banyak obat yang diambil dan berapa banyak makanan yang dimakan.
Jika makanan yang tertelan tidak cukup banyak, maka gula darah turun (hipoglikemia) dan tidak ada glukosa yang tersedia untuk memasuki sel, bahkan jika insulin tubuh cukup untuk memungkinkan glukosa memasuki sel. Otak sangat rentan terhadap gula darah rendah, dan onset untuk terjadinya koma sangat cepat. Penanganan untuk kondisi ini adalah dengan pemberian gula. Jika orang tersebut cukup sadar untuk menelan, larutan gula melalui mulut dapat diberikan, misalnya dengan pemberian teh manis, jika tidak, cairan intravena yang mengandung glukosa dapat diberikan. Jika kurangnya gula terjadi pada durasi yang singkat, orang tersebut akan segera terbangun setelah pemberian gula. Jika gula darah tetap rendah untuk jangka waktu yang lama, kemampuan otak untuk memulihkan dirinya akan semakin hilang.
Ketika kadar gula darah tinggi di luar kendali, ada risiko dehidrasi yang signifikan dan dapat pula terjadi syok. Jika tidak ada cukup insulin dalam aliran darah, sel-sel tidak dapat menggunakan glukosa yang ada di darah, dan justru beralih ke metabolisme anaerobik alternatif untuk menghasilkan energi. Karena glukosa tidak bisa masuk ke dalam sel, hiperglikemia (hiper= tinggi + gli= gula + emia) terjadi karena kadar glukosa menumpuk dalam aliran darah. Ginjal mencoba untuk mengeluarkan kelebihan gula, tetapi karena gradien konsentrasi kimia antara darah dan urine, sejumlah besar air juga hilang. Tubuh dengan cepat mengalami dehidrasi dan tekanan darah menurun, menuruunkan aliran darah ke sel-sel. Sel yang sekarang kurang glukosa di dalamnya, sekarang juga kekurangan oksigen dan beralih ke metabolisme anaerobik, menyebabkan produk hasil metabolisme anareob yang berupa asam. Kelebihan asam dalam tubuh dapat mengubah metabolisme untuk semua organ, sehingga oksigen lebih sulit digunakan. Kondisi ini akan terus memburuk hingga insulin dan cairan diberikan kepada pasien. Kondisi ini seringkali disebut ketoasidosis diabetikum.