酮癥酸中毒是由酮體的不受控制的產生引起的。通常酮的產生是由幾種激素仔細控制的，最重要的是胰島素。如果控制酮產生的機制失敗，酮水平可能會急劇升高，并導致危險的生理變化，例如代謝性酸中毒。

酮癥酸中毒最常見的原因是1型糖尿病或晚期2型糖尿病患者缺乏胰島素。這被稱為糖尿病酮癥酸中毒，其特征是高血糖、脫水和代謝性酸中毒。也可能存在其他電解質紊亂，例如高鉀血癥和低鈉血癥。血液中缺乏胰島素會使脂肪組織釋放不受調節的脂肪酸，從而增加脂肪酸氧化為乙酰輔酶A，其中一些轉為生酮。這使酮水平顯著高于正常生理學中的水平。

酒精性酮癥酸中毒是由復雜的生理學引起的，通常是在營養不良的情況下長期大量飲酒的結果。長期飲酒會導致肝糖原儲備耗盡，而乙醇代謝會進一步損害糖異生。這會降低葡萄糖的利用率并導致低血糖和增加對脂肪酸和酮代謝的依賴。嘔吐或脫水等額外的壓力源會導致胰高血糖素、皮質醇和生長激素等反調節激素增加這可能會進一步增加游離脂肪酸的釋放和酮的產生。乙醇代謝也會增加血液中的乳酸水平，這也可能導致代謝性酸中毒。

饑餓是酮癥酸中毒的罕見原因，通常會導致生理性酮癥而沒有酮癥酸中毒。饑餓引起的酮癥酸中毒最常發生在額外的代謝壓力源（例如懷孕、哺乳或急性疾病）的情況下。

某些藥物也會導致酮體升高，例如SGLT2抑制劑會導致血糖正常的酮癥酸中毒。過量的水楊酸鹽或異煙肼也會引起酮癥酸中毒。

酮癥酸中毒可能是攝入甲醇、乙二醇、異丙醇和丙酮的結果。

酮主要由肝細胞線粒體中的游離脂肪酸產生。酮的產生受到胰島素的強烈調節，xxx或相對缺乏胰島素是酮癥酸中毒的病理生理學基礎。胰島素是脂肪酸釋放的強效抑制劑，因此胰島素缺乏會導致脂肪組織中脂肪酸不受控制地釋放。胰島素缺乏還可以增強酮的產生并抑制酮的外周使用。這可能發生在完全胰島素缺乏狀態（例如未治療的糖尿病）或胰高血糖素和反調節激素升高狀態下的相對胰島素缺乏狀態（例如饑餓、長期大量飲酒或生病）。

乙酰乙酸和β-羥基丁酸是最豐富的循環酮體。酮體是酸性的；然而，在生理濃度下，身體的酸/堿緩沖系統會阻止它們改變血液的pH值。

治療取決于酮癥酸中毒的根本原因。糖尿病酮癥酸中毒可通過胰島素輸注、靜脈輸液、電解質替代和支持治療來解決。酒精性酮癥酸中毒通過靜脈內葡萄糖和支持治療進行治療，通常不需要胰島素。饑餓性酮癥酸中毒可以通過靜脈注射葡萄糖解決，注意再喂養綜合征可能發生的電解質變化。

某些人群易患酮癥酸中毒，包括糖尿病患者、有長期大量飲酒史的人、孕婦、哺乳期婦女、兒童和嬰兒。

產生很少或不產生胰島素的糖尿病患者容易發生酮癥酸中毒，尤其是在患病期間或錯過胰島素劑量期間。這包括患有1型糖尿病或酮癥傾向糖尿病的人。

長期大量飲酒會導致酮癥酸中毒，尤其是在營養不良或并發疾病的人群中。

孕婦體內的激素水平很高，包括胰高血糖素和人胎盤催乳素，它們會增加循環中的游離脂肪酸，從而增加酮的產生。哺乳期婦女也傾向于增加酮的產生。這些人群在代謝壓力因素（如禁食、低碳水化合物飲食或急性疾病）的情況下有發生酮癥酸中毒的風險。

兒童和嬰兒的糖原儲備較低，在急性疾病，尤其是胃腸道疾病期間，可能會產生高水平的胰高血糖素和反調節激素。這使得兒童和嬰兒很容易產生酮體，雖然很少見，但在急性疾病中會發展為酮癥酸中毒。