无论是正常妊娠还是GDM，胰岛素的分泌量都是随孕龄的增加而增加的，但是GDM者增加量较正常妊娠者要少，IVGTT时胰岛素的反应性在孕前和孕后均增加。不管将来是否为GDM还是正常妊娠，胰岛素第一时相反应是相同的，但妊娠后正常妊娠较GDM者的第一时相胰岛素反应性明显为高，但GDM者胰岛素反应性并不超过产后值，相反正常妊娠者及GDM者第二时相胰岛素反应相似。因而GDM妇女IVGTT后多有第一时相胰岛素反应受损。这也反映出GDM者OGTT时胰岛素分泌峰有后移，每单位的血糖刺激胰岛素的反应也是正常妊娠者较GDM者高，分别增加90%和40%。进食富含蛋白质的食物或静脉用氨基酸GDM及正常妊娠者的胰岛素的反应性均增高，只是正常妊娠者的反应性更高一些。因此，孕期胰岛素分泌潜能的下降可能是GDM发病的一个原因。由于多数GDM将来发展为2型DM，因而目前仍在进行以下相关性的研究，如孕期β-细胞功能变化情况或孕期有无β-细胞功能异常。胰岛素分泌和胰岛素敏感性一般呈负相关性，这种相关性也是双向的，为何正常人血糖能保持一个较大的变动范围，这与胰岛素的协调分泌有关。有研究认为GDM病史者其β-细胞功能有相对损伤的因素存在。

葡萄糖激酶（glucokinase）是一种只在胰岛β细胞和肝细胞表达的激酶，是β细胞及肝细胞中的葡萄糖“感应器”和信号产生器，其基因突变位于7号染色体，这一突变使得β细胞分泌功能缺陷引起早发2型DM，有作者研究了40例GDM患者发现有2例（5%）患者有这种基因突变存在，但大样本的研究没有发现这一基因突变与GDM有何联系，因而β细胞功能异常的患者并不一定有这一基因突变存在。

正常妊娠和GDM妊娠时，机体为适应胰岛素需求的增加，胰岛细胞发生结构和功能的变化，如胰岛细胞的显著增生及肥大，细胞之间的缝隙连接也显著增加，葡萄糖氧化及c AMP代谢也增加，胰岛素分泌增加伴随孕期激素的增加而增加，也提示孕期β细胞的功能受孕期各种激素的影响。

若把大鼠的胰岛在体外培养的同时分别加入孕激素（P）或雌激素（E）或鼠胎盘泌乳素（PRL）或同时加入这些激素，可发现大鼠PRL处理后胰岛分泌胰岛素增加3倍，而用E则只有少量的增加。而用P处理后没有发现对胰岛素分泌有多大影响，但三天之后可使胰岛素分泌减少，P是孕晚期增加较多的一种激素，因而P似乎具有抵消PRL刺激胰岛素分泌的功用，但这种情况在人类是否也是如此尚需进一步研究。