2型糖尿病的发病机制主要是胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能缺陷，且炎症机制在其中发挥重要的作用。现有的口服抗糖尿病药物主要通过刺激残存胰岛细胞分泌胰岛素来实现降糖的目的，而胰岛素仅能作为胰岛素相对或绝对缺乏的补充治疗或替代治疗，两者均不能针对发病机制从源头上治疗2型糖尿病。而干细胞治疗则针对2型糖尿病发病的关键环节，从根本上改善2型糖尿病患者的高血糖，其作用机制主要有5个方面。
　　1、分化为胰岛素分泌细胞：现在一般认为，使用间充质干细胞改善2型糖尿病高血糖的主要机制是它具有分化为胰岛素分泌细胞的潜能。有研究显示，骨髓来源的干细胞在体外和体内可分化为胰岛素分泌细胞，增加胰岛素和C肽分泌。另有研究显示，干细胞移植可促进胰岛细胞的增殖，增加胰岛素分泌细胞的数量，改善胰岛结构，提高胰岛素分泌量。
　　2、促进胰岛β细胞再生：干细胞具有向损伤组织归巢的能力，它可以迁移到受损胰岛细胞处，旁分泌和自分泌具有活性的多种细胞因子和生长因子，参与胰岛细胞的修复，从而促进胰岛β细胞的再生。体外实验表明，干细胞能针对性地分化为胰岛β样细胞。干细胞还能促进胰岛α细胞向β细胞的转分化。
　　3、通过免疫调节改善胰岛素抵抗：研究表明2型糖尿病的发生、发展与慢性低度炎症有关，免疫介导的炎症在胰岛素抵抗和胰岛β细胞损伤中发挥重要作用。干细胞具有免疫调节的作用，能保护胰岛β细胞，减少因自身免疫导致的损伤。大量的研究表明，干细胞对T细胞、B细胞、树突状细胞和NK细胞都具有免疫调节或免疫抑制作用。干细胞还可以使促炎型巨噬细胞转变为抗炎型的巨噬细胞。干细胞正是通过免疫调节功能，从而减轻慢性炎症，改善胰岛素抵抗。
　　4、旁分泌作用：干细胞可能通过旁分泌机制在组织修复过程中起作用。研究表明，干细胞通过旁分泌机制，上调细胞因子的分泌，抑制胰腺内分泌细胞的凋亡，促进内源性干细胞增殖，帮助受损胰腺细胞的恢复，从而降低血糖，缓解糖尿病症状。
　　5、细胞融合：细胞融合是指两个不同基因型的细胞融合形成一个杂种细胞，不同细胞融合后可通过核重编程使细胞转化。研究表明，骨髓来源的干细胞可以和多种正常的或受损伤的细胞融合。因此，干细胞移植可能会通过细胞融合，使β细胞具有干细胞的增殖或抗炎特性。