非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称作糖异生。人体内总糖原储备已如前述，正常成人每小时从肝消耗210 mg葡萄糖/kg体重。如无外源性补充，10多个小时后肝糖原即将耗尽。成人脑每天消耗葡萄糖约120 g。其他如红细胞、肾髓质等共消耗40 g。因此，通过糖异生及时补充血糖是很重要的。糖异生的主要原料是乳酸、氨基酸和甘油。饥饿时，氨基酸主要来自肌肉蛋白质，主要以丙氨酸和谷氨酰胺开始经血液输送到肝，每天可异生成90 g葡萄糖。糖异生主要在肝中进行，其反应基本是糖酵解的逆向过程。但由于其中的三步涉及限速和能量转移，因而无法原路逆行，只好用旁路代替。

糖异生的生理意义在于当糖原被大量消耗时，为了维持血糖浓度，机体可利用乳酸、甘油、氨基酸等物质转化为葡萄糖以补充血糖。同时也有利于乳酸、甘油、氨基酸的代谢。如乳酸，当糖酵解时即产生大量乳酸，它刺激肌肉使人产生酸痛的感觉，通过糖异生可及时利用和清除乳酸，这既补充了糖又防止了乳酸中毒。