糖尿病網膜症が進行し網膜が血流不足に陥ると、網膜の血管を拡張しようとしたり、新しい血管を作ろうとする物質（VEGF：血管内皮細胞増殖因子）を出すようになります。その結果、好ましくない反応として網膜上に新生血管という病的な血管が生じ、その周囲に線維化が起こることで増殖膜を形成します。それにより目の中に出血が生じたり（硝子体出血）、網膜が引っ張られて網膜剥離が生じ視力が低下します。

網膜剥離を放置した場合、不可逆的な視機能低下から失明につながります。さらには、目の中を循環する水の排水溝（隅角）にも新生血管が生じ、排水溝が詰まることで眼圧が上昇する血管新生緑内障をきたし失明につながることもあります。

治療は硝子体手術を行います。網膜上に形成された増殖膜をできる限り切離除去し、適切なレーザー治療を行います。眼内の状態によっては、手術終了時に眼内をガスやシリコンオイルに置換えます。その場合は、術後にうつ伏せなどの体位制限が必要となることもあります。重症の増殖糖尿病網膜症の場合、手術を行っても期待する視力の改善が得られないこともあります。また、手術後に再度生じた増殖膜に対し、複数回の手術が必要となることもあります。