炭水化物、タンパク質、脂肪は食事の乾燥重量の90％を占め、食事から得られるエネルギーの100％を占めます。エネルギー源として、炭水化物、タンパク質、脂肪は、それぞれのエネルギー含有量に応じて、互いに代用することができます。エネルギー含有量は、炭水化物とタンパク質は1グラムにつき4kcal、脂肪は1グラムにつき9kcalです。しかし、エネルギーを供給する速さには違いがあり、炭水化物は最も速く、脂肪は最も遅い速度でエネルギーを供給します。

炭水化物、タンパク質、脂肪は腸で消化され、そこで最も小さな基本単位にまで分解され、炭水化物は糖、タンパク質はアミノ酸、脂肪は脂肪酸とグリセロールになります。体はこれらの基本単位を使って、他の炭水化物、タンパク質、脂肪など、体の成長、維持、活動に必要な物質をつくります。

炭水化物: 炭水化物は分子の大きさによって、単純炭水化物と複合炭水化物に分けられます。単純炭水化物は、ブドウ糖（グルコース）や果糖（フルクトース）をはじめとする各種の糖類です。小さな分子なので体内ですぐに分解され、最もすみやかにエネルギーを供給します。果物、乳製品、はちみつ、メープルシロップには多量の単純炭水化物が含まれており、キャンデーやケーキなどの甘い味のもととなります。

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複合炭水化物は、単純炭水化物が集まって長くつながったものです。分子が大きいため、単純炭水化物よりゆっくりとエネルギーを供給します。しかし、エネルギー自体は比較的迅速に生成されます。複合炭水化物は、小麦製品（パン、めん類など）、その他の穀類（ライ麦、トウモロコシなど）、豆類、根菜類（ジャガイモなど）に含まれています。

体が炭水化物として蓄えられるエネルギーはごく少量です。肝臓は炭水化物を、体が簡単に素早くエネルギーへ変換できる複合炭水化物であるグリコーゲンとして蓄えます。筋肉もグリコーゲンを蓄え、激しい運動をしているときに使います。グリコーゲンとして蓄えられた炭水化物が、1日分のカロリーの大半を供給します。そのほか、エネルギー供給には利用しない複合炭水化物として、炭水化物を蓄える組織がいくつかあります。

大半の専門家が、1日の総カロリーの約50〜55％を炭水化物で摂取することを推奨しています。

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タンパク質: タンパク質は、複雑な形状につながっているアミノ酸という単位で構成されています。タンパク質は複雑な分子なので、体内での分解に時間がかかります。そのため、炭水化物に比べてはるかにゆっくりと長もちするエネルギー源になります。アミノ酸は20種類あります。その一部は体内で合成されますが、必須アミノ酸と呼ばれる9種類は体内でつくることができません。必須アミノ酸のヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、トリプトファン、バリンについては、食べものから摂取しなくてはなりません。

体内には多量のタンパク質があります。タンパク質は体を構成する基礎単位で、大半の細胞の主成分です。たとえば、筋肉、結合組織、皮膚はいずれもタンパク質でできています。

成人は1日に約60グラムのタンパク質を摂取する必要があります（体重1キログラムあたり0.8グラム、または総カロリーの10〜15％）。筋肉を増やしたい場合は、それよりやや多い量が必要です。子供もこれより多い量のタンパク質が必要です。しかし、必要以上の量を摂取したからといって、体がつくるタンパク質（筋肉）が増えるわけではありません。必要以上に摂取されたタンパク質は分解されて脂肪として蓄えられ、後で必要に応じて分解され、エネルギーとして使われます。

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脂肪: 脂肪は脂肪酸とグリセロールで構成される複雑な分子です。脂肪は最もゆっくりエネルギーを供給しますが、最もエネルギー効率の良い形態の食物です。脂肪1グラムは約9kcalのエネルギーを供給しており、これはタンパク質や炭水化物の2倍以上です。脂肪は効率的なエネルギー供給形態なので、体は余分なエネルギーを脂肪として蓄えます。体は余分な脂肪を腹部（内臓脂肪）や皮下（皮下脂肪）にため、エネルギーが必要なときに使います。余分な脂肪は血管や臓器にも蓄えられ、血流を遮断したり器官に障害を起こすなど、しばしば重大な損傷を招きます。

必須脂肪酸は体内で合成できないため、食物から摂取しなくてはなりません。必須脂肪酸は標準的な食事で摂取される脂肪の約7％を占め、総カロリーの約3％を占めます（約8グラム）。必須脂肪酸には、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸があります。リノール酸とリノレン酸は植物油に含まれています。エイコサペンタエン酸とドコサヘキサエン酸は脳の成長に必要不可欠で、魚の脂に含まれています。体内で、アラキドン酸はリノール酸からつくることができ、エイコサペンタエン酸とドコサヘキサエン酸はリノレン酸からつくることができますが、魚の脂から摂取する方が効率的です。

脂肪には、一価不飽和脂肪、多価不飽和脂肪、飽和脂肪があります(冠動脈疾患: 食事を参照)。一般に、飽和脂肪はコレステロール値を増加させ、アテローム動脈硬化のリスクを高めます。トランス脂肪酸という種類の脂肪を多く摂取すると、体内のコレステロール値が上昇し、アテローム動脈硬化のリスクが高まるという研究結果もあります(バター、マーガリン、それとも低コレステロールマーガリン？を参照)。

脂肪は1日の総摂取カロリーの30％以下、あるいは1日90グラム以下に抑え、食事に含まれる飽和脂肪、トランス脂肪酸、コレステロールの量を減らすことが推奨されています。しかし、コレステロール値が高い人は、脂肪の摂取量をさらに控える必要があります。脂肪の摂取量を1日の総摂取カロリーの10％以下に減らすと、コレステロール値は劇的に減少します。