从食品的化学组成来看，食品中含量最多的营养成分是碳水化合物、蛋白质、油脂， 这三种营养成分对营养的作用是最直接的， 并都能产生热能，在营养学中称它们为三大营养成分”。
碳水化合物
碳水化合物又称糖类，是由碳、氢、氧三种元素所组成的。就化学结构的特点来说，它是多羟基醛酮或多羟基醛酮的缩合物。糖类主要由植物性食品供给。碳水化合物是人体所需热能的主要来源在有氧的条件下，糖被氧化生成二氧化碳和水，并产生热能，这个过程称为糖的有氧分解。
在无氧或暂时缺氧的条件下，糖通过无氧分懈，生成乳酸并放出热能 但人体所需要的热能，主要依靠糖的有氧分解。这是获得大量热能的最有效的途径。
碳水化合物也是体内一些重要物质的组成成份。人体组织细胞里都含有糖。例如，血糖， 血糖主要成分是葡萄糖， 肝脏中有脏糖， 脑神经中有糖脂，肌肉中有肌糖，细胞核中有核糖等等。它们都是重要生理功能物质。
蛋白质
蛋白质中含有氮、碳 氢和氧， 许多蛋白质含有硫，有些含有磷， 另有少数蛋白质含有其它元素如锌、铁、铜。虽然蛋白质的组成各异，但大部分包括16％的氮50的碳、7％的氢、22％ 的氧及0.5～3的硫。蛋白质在动植物界中是广泛存在的，它是由氨基酸互相缩合而构成的高分子物质。倘若说糖类构成了植物的基本骨架，那么蛋白质则是动物体的基本结构材料。
恩格斯早就根据自然科学的成就指出——生命是蛋白质的存在形式
油脂
油脂是指动植物组织中存在的甘油脂。如猪脂、羊脂、花生油、豆油等。在常温下植物油脂多数为液态， 习惯上称为油I动物油脂一般为固态， 习惯上称为脂。由动植物组织提取的油脂都是多种物质的提台物。其主要成分是由三分子高级脂肪酸和一分子甘油形成的甘油酯。油脂是人们膳食组成中一个很重要的成分，也是三大营养成分中产生热能最高的营养成分。
油脂产生的热量为碳水化合物和蛋白质的一倍多，是人体热能贮备最适宜的能源。食品中的油脂、脂肪(甘油三酸酯)大约占9O％ 。脂肪在体内的化学变化首先是在脂肪酶的催化下进行水解，生成甘油和脂肪酸， 然后再分别进行氧化分解，释放出热能。由于甘油只占整个脂肪分子中的很小一部分，所以脂肪释故的热能主要来自脂肪酸。
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