大营养素
有机大营养素包括碳水化合物、脂肪、蛋白质，占食物中干重的90％，提供100％的能量来源。它们在肠中被消化、分解成基本单位：碳水化合物分解成单糖，脂肪分解成脂肪酸和甘油，蛋白质分解为氨基酸。它们产生的能量分别是1g蛋白质或糖产生4kcal热量，1g脂肪产生9kcal热量。作为能量来源，碳水化合物、蛋白质和脂肪可以按它们能量含量的比例互相转换。
能量的需求各异，根据年龄、性别、身体活动量，从每天需要大约1000～4000多kcal不等。一般情况，活动少的妇女、小孩和老年人每天需要大约1600kcal。年龄大一些的孩子、活泼的少年、成年女性和活动少的男性每天需要大约2000kcal。活泼的男性青少年每天需要大约2400kcal。通常约有55％的热量来源于碳水化合物，30％来源于脂肪，15％来源于蛋白质。如果能量的摄入不能满足机体的需要，体重就会下降。体内储存的脂肪和少量蛋白质用于补充这些需要的能量。饥饿8～12周，就会导致死亡。
必需脂肪酸在普通膳食中只占脂肪消耗的7％（占产生全部热量的3％或大约8g），是大营养素，它们包括亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸。亚油酸和亚麻酸来源于植物油类；二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸是脑发育所必需的，来源于鱼油。在体内，花生四烯酸可由亚油酸转变而成。二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸可由亚麻酸转变而成，鱼油也是很重要的来源。
矿物质包括钙、磷、氯、钾、镁（见第135节），是大营养素。因为每天需要数量相对较大（大约每天1～2g）。水也是大营养素，每消耗1kcal热量就需要1ml水，相当于每天需要2500ml水。
微量营养素
维生素和微量元素是微量营养素。维生素分为水溶性（维生素C和8种B族维生素）和脂溶性（维生素D、E和K）（见第135节）。
必需微量元素包括铁、锌、铜、锰、铂、硒、碘化物、氟化物。除氟化物外，其他所有的矿物质都是新陈代谢中激活酶所需要的。
氟化物和钙形成稳定的复合物，有助于稳定骨和牙齿中微量元素的含量，也有助于预防龋齿。微量元素如铬、砷、钴、镍、硅、钒，可能是动物营养必需的，但是对于人类营养是否必需还不肯定。所有的微量元素在高剂量时，都是有毒的，有些（砷、镍、铬）还可能致癌。
营养需求
合理的膳食是形成和保持健康体魄，满足体力及脑力劳动需要的巨大能量所必需的。一个人每天对必需营养素的需要量是由年龄、性别、身高、体重、新陈代谢和活动量决定的。通过研究资料分析已评估出对食物中的45种必需营养素的需要量，美国国家科学院食品营养委员会和农业部门定期发布推荐的每日膳食营养供给量（RDA），用来计算健康人的膳食需要。
美国农业部门曾经提出，平衡的膳食结构由四类基本食物组成。它们是：乳制品、肉类和植物蛋白质、面包和谷物以及水果和蔬菜。现在，又提出了一种新的、优化的金字塔结构的膳食建议，目的在于帮助人们选择既能补充必需营养素，同时又可降低多种疾病的发病率，如癌症、高血压、冠心病、中风等的膳食。这个建议根据每个人对热量消耗的不同（从1600～2400kcal以上）四类食物的搭配量各异。例如，一个需要量为1600kcal的人，每天应食用6份谷面类食品和3份蛋白质食品，而一个需要量为2400kcal的人应食用10份谷面食品和5份蛋白质食品。一般来说，脂肪的摄入量应减少到总热量的30％，而水果、蔬菜和谷类的摄入量应增加。
