代謝性酸中毒主要引起心血管系統和中樞神經系統的功能障礙。嚴重酸中毒時,對骨骼系統也有一定的影響。
1、心血管系統嚴重代謝性酸中毒時可引起心律失常、心肌收縮力減弱及心血管系統對兒茶酚胺的反應性降低。
(1)心律失常：代謝性酸中毒所引起的心律失常與血K+升高有密切相關。嚴重高血K+血癥時可引起心臟傳導阻滯、心室纖顫甚至心臟停搏。血K+升高的機制：①代謝性酸中毒時,由于酸中毒影響H+一K+離子交換,可造成細胞內K+外溢；②腎小管上皮細胞排H+增多、排K+減少。
(2) 心肌收縮力減弱：Ca2+是心肌興奮一收縮偶聯因子。在嚴重酸中毒時,由于H+與Ca2+競爭,使心肌收縮力減弱。
(3) 心血管系統對兒茶酚胺敏感性降低：H+濃度增加能降低阻力血管(微動脈、小動脈和毛細血管前括約肌)對兒茶酚胺的反應性,引起血管擴張；可使血壓下降,甚至發生休克。
2、中樞神經系統 代謝性酸中毒時,中樞神經系統功能障礙主要表現為患者疲乏、肌肉軟弱無力、感覺遲鈍等抑制效應,嚴重者可導致意識障礙、嗜睡、昏迷等,最后可因呼吸中樞和血管運動中樞麻痹而死亡。其發生機制可能與酸中毒時,谷氨酸脫羧酶活性增強,抑制性神經遞質γ一氨基丁酸生成增多；以及酸中毒影響氧化磷酸化導致ATP減少,腦組織能量供應不足有關。