磷酸戊糖途徑的主要生理意義是產生5-磷酸核糖和NADPH+H。
（1）生成5-磷酸核糖（R-5-P）：磷酸戊糖途徑是體內利用葡萄糖生成5-磷酸核糖的唯一途徑。5-磷酸核糖是合成核酸和核苷酸輔酶的重要原料。對于缺乏6-磷酸葡萄糖脫氫酶的組織如肌肉，也可利用糖酵解中間產物3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖經轉酮基酶和轉醛基酶催化的逆反應生成。故損傷后修復的再生組織、更新旺盛的組織，此途徑都比較活躍。
（2）生成NADPH+H ：①NADPH+H是體內許多合成代謝中氫原子的供體，如脂肪酸、膽固醇和類固醇激素等化合物的合成，都需要大量NADPH，因此在脂肪、固醇類化合物合成旺盛的組織，如肝臟、哺乳期乳腺、脂肪組織、腎上腺皮質及睪丸等組織中，磷酸戊糖途徑特別活躍。②NADPH+H是谷胱甘肽（GSH）還原酶的輔酶，對于維持細胞中谷胱甘肽于還原狀態起重要作用。GSH是細胞中重要的抗氧化物質，有清除H2O2和過氧化物，保護細胞中含巰基的酶和蛋白質免遭氧化破壞的作用，以維持細胞結構和功能的完整。紅細胞中如發生H2O2和過氧化物的積累，將使紅細胞的壽命縮短并增加血紅蛋白氧化為高鐵血紅蛋白的速率，后者沒有運氧功能。遺傳性6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺陷的患者，磷酸戊糖途徑不能正常進行，NADPH+H缺乏，GSH含量減少，常在進食蠶豆或使用某些藥物后誘發急性溶血性黃疸。③NADPH+H是加單氧酶系的組成成分，參與激素、藥物、毒物的生物轉化過程。
（3）中間產物3-磷酸甘油醛：3-磷酸甘油醛是三種代謝途徑的樞紐。如果磷酸戊糖途徑受阻，3-磷酸甘油醛則可進入糖的無氧分解或糖的有氧分解途徑；反之，若用碘乙酸抑制3-磷酸甘油醛脫氫酶，使糖的無氧分解和有氧分解不能進行，則3-磷酸甘油醛可進入磷酸戊糖途徑。磷酸戊糖途徑在整個代謝過程中沒有氧的摻入，但可使葡萄糖降解，這在種子萌發的初期作用很大。植物染病或受傷時，磷酸戊糖途徑增強，所以它與植物的抗病能力有一定關系。
（4）與植物光合作用有關：磷酸戊糖途徑產生的三碳糖、五碳糖、七碳糖都是植物光合作用的中間產物，有的反應是光合作用與卡爾文循環中某些反應的相應逆反應，而且它與卡爾文循環還有一些相同的酶。