Přestože ve výjimečných situacích mozek může metabolizovat ketonové částice a aminokyseliny, zůstává pro něj glukóza nejdůležitějším zdrojem energie. Glukóza je z krevního oběhu velmi efektivně vychytávána speciálním transportním systémem a po té metabolizována. Vytváří se tak zdroj energie v ATP vazbách a energie je nutná k udržení polarity buněčné membrány pomocí sodíkové/draslíkové pumpy. Vzhledem k minimálním možnostem vytvářet si rezervy glukózy v mozku (dostupná glukóza je zmetabolizována během 2 - 4 minut), je mozek velmi citlivý vůči hypoglykemickým stavům. Kortikální oblasti jsou přitom vnímavější než hlubší struktury (thalamus, hypothalamus, mozkový kmen). Nedostatek glukózy v neuronu způsobí celulární hypoxii, porušení iontového gradientu a tím zvýšení propustnosti buněčné membrány pro ionty. Vzestup koncentrace K+ iontù v extracelulárním prostoru vede k zesílené depolarizaci a tím výrazné expozici synaptických transmiterů, což rezultuje v nekontrolovanou aktivitu neuronů. Po té dochází k vasokonstrikci následované dekompenzovanou vasodilatací a tím k rozvoji anoxie. Pakliže tento hypoglykemický stav trvá dostatečně dlouho, dojde k odúmrtí neuronů a k prezentaci generalizovaných křečí. Při velmi rychlém úbytku glukózy pak pozorujeme poněkud odlišnou - adrenergní reakci s tachykardií, mydriázou a pocitem hladu. Za hypoglykemické považujeme pacienty s hodnotou pod 3.50 mmol/l. Neurologické deficity se pak prezentují při hladinách kolem 2.50 mmol/l. Symptomatologie je závislá na hloubce hypoglykémie, době trvání a rychlosti nástupu. Pozorovat můžeme nervozitu, hladovost, poruchy koordinace, abnormální chování (vytí, desorientace až hysterie, bezcílné chození) a změněné vědomí (apatie až koma), svalový třes a v případě těžších stavů pak generalizované křeče, koma a slepota. Pro chronické případy je typické postižení dolního motoneuronu - hypoglykemická polyneuropatie.
Diferenciální diagnostika zahrnuje inzulinom, extrapankreatické tumory (karcinom hepatocelulárních buněk, karcinom plic, metastázy mammárních tumorů), funkční hypoglykémie (výrazné fyzické zatížení, sepse, malabsorbce, nedostatečná výživa), onemocnění jater (shunt, cirhóza, hepatitis), insuficience dřeně nadledvin, renální glykosurie. Nesmíme však nikdy zapomenout na chybné zpracování vzorku! To je nutno vyloučit vždy jako první možnost.
Diagnostika se opírá o laboratorní vyšetření krve (glukóza, inzulin: glukózový poměr) a moči, ultrazvuk a rtg břicha. Terapie závisí na příčině hypoglykémie.