电镜下或免疫组织化学检查，瘤细胞呈几种不同形态。
Ⅰ型：腺瘤完全由典型β颗粒细胞组成，该型占50％以上；
Ⅱ型：腺瘤大部分为典型β颗粒细胞，少数为不典型β颗粒细胞混合组成；
Ⅲ型：腺瘤完全由不典型β颗粒细胞组成；
Ⅳ型：几乎全部由无颗粒细胞组成。在典型β颗粒细胞中胰岛素含量最多，而不典型β颗粒细胞含有胰岛素原或胰岛素原类似物（proinsulin-likecomponent，PLC）；无颗粒细胞可能为恶性肿瘤。
免疫组织化学填补了光镜和电镜的不足，它是迄今为止确诊和鉴别胰岛肿瘤的最好的技术。此法利用特异的抗胰岛素抗体，可使绝大多数的β-细胞瘤呈免疫阳性反应，是目前胰岛素瘤病理学诊断的主要依据。
本病常有肝及附近淋巴结转移。恶性胰岛素瘤（胰岛B细胞癌）很少见，单从形态上不易与良性者区分，一般癌体较大，多发生在胰尾，呈灰色或暗红色，镜下癌细胞排列也呈索状，但细胞形态不一，胞浆透明，核深染，呈方形或多角形，常见核分裂，但目前诊断恶性胰岛素瘤的可靠依据是肿瘤转移或明显的周围组织浸润。
肿瘤绝大多数生长在胰腺内，异位者罕见，发生率不足1％，大都位于十二指肠、肝门及胰腺附近。这给术前定位常带来困难，手术时也不易被发现。