I precisi meccanismi alla base del diabete gestazionale rimangono sconosciuti. Il segno distintivo del DMG è l'aumento della resistenza all'insulina. Si pensa che gli ormoni della gravidanza e altri fattori interferiscano con l'azione dell'insulina in quanto si lega al recettore dell'insulina. L'interferenza probabilmente si verifica a livello della via di segnalazione cellulare oltre il recettore dell'insulina. Poiché l'insulina favorisce l'ingresso del glucosio nella maggior parte delle cellule, l'insulino-resistenza impedisce al glucosio di entrare nelle cellule correttamente. Di conseguenza, il glucosio rimane nel flusso sanguigno, dove i livelli di glucosio aumentano. È necessaria più insulina per superare questa resistenza; circa 1,5-2,5 volte più insulina viene prodotta rispetto a una gravidanza normale.