激素对血糖浓度以及糖代谢的调节起重要作用。参与血糖调节的激素有多种，胰岛素是体内惟一的降糖激素，也是机体在正常血糖范围内起支配调节作用之激素。升糖激素种类较多，作用机制和升糖效果各不相同。主要有高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素生长激素和糖皮质激素。低血糖时这几种激素释放增加，血糖浓度迅速上升，发挥对低血糖的对抗调节作用。此外ACTH、β-内啡肽主要通过促进皮质醇释放，发挥对抗调节作用。生理剂量的泌乳素升糖作用不显著。

除了激素的调节作用外，在低血糖时尚有神经性调节和认错 物自动调节因素发挥作用。

中枢神经系统对低血糖最为敏感。系因神经细胞本身无贮备，其所需能量几乎完全依赖于血糖提供，即使在1型糖尿病亦不例外。这是因为脑细胞对葡萄糖的利用无需外周胰岛素参与。中枢神经每小时约消耗6g葡萄糖，低血糖症时脑细胞能量来源减少，很快出现神经症状或称神经低血糖（neuroglycopenia）。最初表现为心智、精神活动轻度受损，继之出现大脑皮质受抑制症状，随后皮质下中枢和脑干相儿子受累。最终累及延髓而致呼吸循环功能改变。若低血糖不能逆转常致死亡。提示中枢神经系统受损顺序与脑部发育进化过程有关，细胞愈进化则对低血糖愈敏感。当补充葡萄糖后中枢神经系统功能的恢复按上次序逆行恢复。

低血糖除直接影响中枢神经系统功能外，尚通过中枢神经系统影响交感嗜铬系统功能活动，引发交感神经兴奋的一系列症状，如心悸、震颤、苍白、出汗等。该组症状由β2肾上腺能受体受刺激而介导，无察觉性低血糖患者往往伴有β2肾上腺能信号通路功能异常。