指人體消化、吸收、利用食物或營養物質的過程，也是人類從外界獲取食物滿足自身生理需要的過程，包括攝取、消化、吸收和體內利用等。
生物從低級到高級，從單細胞生物到高等動植物，從水中生活到陸地生活，所處的環境不同，生態各異。因之，所需要的養料和攝取養料的方式也不相同。
生物所需的養料，其元素組成，大量的有氫、氧、氮和碳。這些是組成生物體的蛋白質和儲存能量的主要元素。此外，還有少量的硫、磷、鈣、鎂、鉀、鈉、氯和多種微量元素。有些微量元素在生物體內僅有痕量。
含有葉綠素和紫色素的植物和微生物能夠經過根、葉或細胞膜直接從外界吸取這些無機化合物，并利用日光的能量來合成自身生長、發育等生命活動所需的有機物質，如蛋白質、脂質和碳水化合物（糖類）等。具有這樣營養方式的生物稱為自養型或無機營養型生物。另一些生物（如動物）不能直接利用外界的無機物合成自身生命所需的有機物，必須從自養型生物或其它同類生物獲取養料。通過代謝過程將攝取的物質轉變成自身所需的蛋白質、脂質、碳水化合物等有機物。具有這樣營養方式的生物則稱為異養型生物。
營養學即是研究食物對生物的作用的科學。營養學在其發展的過程中，不僅包括食物進入機體內的變化，如參與生化反應和結合到組織細胞中；還包括指導人們如何選擇食物以保障機體的正常生長、發育與繁殖。所以營養學除了有其生物學意義外，還有其社會經濟意義。
營養素是維持正常生命活動所必需攝入生物體的食物成分。現代營養學對于營養素的研究，主要是針對人類和禽畜的營養素需要。營養素分蛋白質、脂質、碳水化合物（糖類）、維生素和礦物質（無機鹽）、水、纖維素7大類。
蛋白質
機體組織細胞成分主要為蛋白質，體液也含蛋白質。蛋白質的營養作用在于它的各種氨基酸。組成食物蛋白質的氨基酸有20余種，其中有數種不能在人體與動物體內合成，而必須獲自食物，這些氨基酸被稱為“必需氨基酸”，即蛋氨酸、賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和異亮氨酸。此外，幼兒生長尚需組氨酸，禽類如雞還需精氨酸和甘氨酸。除這些必需氨基酸以外的其他氨基酸，因為都能在機體內合成，故被稱為“非必需氨基酸”。
各種蛋白質的氨基酸種類與含量是不相同的。有的蛋白質缺少某種必需氨基酸，如明膠蛋白不含色氨酸，玉米膠蛋白不含賴氨酸。因此，評價一種食物蛋白質的營養價值，主要應視其所含的各種必需氨基酸量是否能滿足機體的需要。不足時，機體就不能有效地合成體蛋白質，其他種氨基酸只能經脫氨代謝，生成糖（糖原異生）和作為燃料供給熱能。由此可知，食物蛋白質的氨基酸模式是決定其質的優或劣的關鍵。國際上以全雞蛋的必需氨基酸模式，或人乳中必需氨基酸模式，或根據人體所必需的氨基酸量提出的假設模式，作為評價食物蛋白質營養價值的標準。這就是所謂蛋白質營養價值的化學分評價法。另外，還有生物評價法，是根據食物蛋白質在機體內的利用率作出營養評價。常用的有“蛋白質生理價值”（簡寫為BV，為體內存留氮量與吸收氮量的百分比）、“凈蛋白質利用率”（簡寫為NPu，為體內存留氮量與攝入氮量的百分比，即 BV×蛋白質的消化率）、或“蛋白質效能比值”（簡寫為PER，為攝入每克蛋白質的體重增加量）。
脂質
包括中性脂肪和類脂。前者主要是供給能量，后者多具有重要的生理功能。脂質的基本組成為脂肪酸，有必需脂肪酸和非必需脂肪酸之分。必需脂肪酸主要有3種，即亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸。這3種必需脂肪酸的生物活性不相同，以花生四烯酸的為最大，亞油酸的為其次，亞麻酸的為最小，碳的長鏈脂肪酸，在腦與視網膜的發育與功能中有著特殊的作用。動物缺乏必需脂肪酸時，生長遲緩，出現皮膚癥狀（脫毛、濕疹性皮炎、鱗皮等）。有人報道幼兒缺乏必需脂肪酸時也有同樣癥狀。但成年動物和人很難產生缺乏癥狀，這是因為體內有較大量亞油酸儲存之故。必需脂肪酸缺乏，可引起細胞膜磷脂的脂肪酸組成的改變，因而影響膜的功能；并可減低前列腺素的合成。前列腺素的前體為18碳和20碳的多不飽和脂肪酸。有人建議以測定血中三烯酸和四烯酸的比值，作為必需脂肪酸是否缺乏的指標。這是由于脂肪酸代謝過程中有酶系統的競爭作用。當亞油酸缺乏時，由亞油酸延長碳鏈并經脫飽和作用而生成花生四烯酸的量減少，另一族脂肪酸——油酸的代謝加強，大量生成二十碳三烯酸，因此血中三烯酸與四烯酸的比值乃有增高。人的必需脂肪酸需要量按其熱量計約為每日熱能需要量的1～2%。
糖類
糖類也稱碳水化合物，因為它們的分子式通式為Cn（H2O）m。隨著科學的發展，人們發現糖類中的氫、氧原子個數比不一定的是2：1，也不以水分子的形式存在，并且有些符合通式的物質也不是糖，所以碳水化合物這個名字已經失去原來的意義而很少使用了。
（糖類）供給生物熱能的一種主要營養素。食物中的碳水化合物是多糖（淀粉）和纖維素。多糖的降解產物單糖，可為絕大多數生物所利用，而纖維素則僅在具有纖維素酶的生物體內才能被降解和利用。在膳食熱量攝入不足時，機體的脂肪組織和蛋白質將被分解以補充熱量的不足。表現為生長停滯，體重下降。嚴重時可致死亡。人類的飲食習慣不同，膳食碳水化合物供給的熱量一般占總熱能消耗的45～80%。在經濟不發達地區可高達 90%以上，這是因為碳水化合物是最廉價的熱能來源。若膳食碳水化合物的熱量過低，脂肪熱量過高將會發生酮癥。減肥的人常過多的限制碳水化合物，以限制熱量的攝入，并增強勞動以消耗體脂，在這種情況下也會出現酮癥。因此，來源于碳水化合物的熱能不宜少于總熱能的45%。
纖維不能為人和多數動物所消化利用。膳食纖維包括纖維素、半纖維素、果膠、藻多糖和木質素。早年在測定纖維時，用酸、堿消化植物組織，其殘渣為粗纖維，其余的纖維組分大部分在測定過程中遭受損失。的新方法可分別測定纖維的各種組分。膳食纖維經胃腸道中細菌的纖維素酶發酵，可有大部分被酶解為短鏈脂肪酸。草食動物即以此為能量來源。
流行病學及實驗室工作證明，膳食纖維可降低腫瘤的發生，如結腸癌。其原因在于它們的親水性和形成凝膠的能力，增大糞便體積，利于排出，從而加速致腫瘤活性的固醇代謝物的排泄，減少了與結腸接觸的時間。膳食纖維也有利于對其他疾病，如冠心?⒏哐??Ⅰ⑻悄蠆〉鵲姆樂危?訟鈦芯可性詡絳?小?
蛋白質、脂質和碳水化合物都屬于產生熱能的營養素。在進行一切生物反應時必須要有足夠的熱能。膳食蛋白質、脂質和碳水化合物所供給的熱能，在扣除未被消化吸收部分后的熱能值，稱為生理熱能值。每克蛋白質、脂肪和碳水化合物的生理熱能值分別為4.0、9.0和4.0千卡。這就是通常用以計算膳食熱量的數據。
熱量的攝入與消耗，在正常情況下，應處于平衡狀態，即攝入量與消耗量相等，是為能量平衡。生物在生長階段，機體的物質在增加，尤其是蛋白質和脂質，因而有能量的儲存。但攝入量超過需要時，即以脂質的形式存于體內。與此相反，在攝入量低于需要時，將消耗自身的物質導致消瘦。
礦物質
19世紀中葉就發現僅用蛋白質、脂肪和碳水化合物飼喂動物不能維持其生命，因而認為食物燃燒后的灰分必具有生理作用。但補充飼以灰分后動物仍死亡。直到20世紀初發現了維生素，并逐漸闡明了礦物質的重要作用，才對營養素有了較全面的了解。人體內有數十種礦物元素，廣泛分布于全身。目前尚未能證明這些元素全部都具有生理功能。其中少部分元素具有生理功能的，被稱為必需元素。按其在體內的含量又分為大量營養元素和微量營養元素。前者有鈣、磷、鎂、鉀、鈉、氯、硫。后者有鐵、銅、鋅、錳、鉬、鉻、鈷、鎳、釩、錫、碘、硒、硅、氟等。
鈣、磷、鎂是骨骼和齒的主要成分。鎂又是植物葉綠素的重要成分。鈣、磷、鎂的生理功能為：鈣與鎂在肌纖維收縮、神經傳導、激活生化反應中，以及鈣在凝血作用中都起著極重要的作用。磷與能量代謝有關。三磷酸腺苷（ATP）是儲存和釋放能量的重要化合物。鎂為產生三磷酸腺苷的激活物質。鎂、鉀、鈉、氯都是維持體液酸堿平衡和適宜滲透壓的重要電解質。硫為含硫必需氨基酸——蛋氨酸和胱氨酸，和幾種維生素，如硫胺素、泛酸和生物素的組分。硫與氫組成的巰基在生物反應中有重要作用。
在微量營養元素中，鐵是血紅蛋白的重要成分，為攜帶氧的載體。銅與鐵在血紅蛋白合成中有協同作用。碘是甲狀腺素的主要成分。鉻是糖耐量因子的成分。鈷是維生素B12的成分。已知鋅是40余種酶的輔基，缺乏時將導致生長停滯和性發育不成熟。錳、鉬、硒也都是酶的成分。氟由于具有防齲齒作用，因此，也是必需元素。其余的元素如鎳、釩、錫、硅在動物實驗中發現有缺乏表現，但其機制尚未闡明。必需元素攝入過量時，對機體也可產生不利影響。
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