碳水化合物与蛋白质、脂肪是人体能量的三大支柱。碳水化合物主要是用来产生能量与贮存能量的物质。
碳水化合物是机体主要物质的组成成分。人体内的糖蛋白、核糖、糖脂等都有糖参与组成：糖蛋白是构成细胞膜的成分之一；核糖和脱氧核糖分别参与核酸RNA和DNA的构成，而DNA和RNA是机体主要的遗传信息载体；糖脂是构成神经组织和生物膜的主要成分。由此可见糖参与多种有机物质的构成，是构成人体必不可少的原料。除此之外，碳水化合物还有以下作用：
供给热能
糖类是热能的主要来源，每1克碳水化合物可提供热能16.7千焦（4千卡）。其特点是：在总能量中所占比例大，提供能量快而及时，氧化的最终产物为二氧化碳和水，对机体无害。大脑需要葡萄糖作为惟一的能源物质，若血中葡萄糖水平下降，出现低血糖，会对大脑产生不良影响。
解毒作用
肝脏内的糖原水平在机体对毒物的抵抗力和对某些化学物质的解毒作用中有重要的意义。若人体内肝糖原丰富，则对疾病的抵抗力较强，同时对四氯化碳、乙醇、砷等的有毒物质有较强的解毒作用。
节约蛋白质
由于人体所需的能量主要由糖类供给，如果糖类供应充足，则不会致使脂肪在体内大量氧化，产生过多的酮体，引起酮症；也不会致使组织蛋白质过度分解，形成负氮平衡。吸收进入血液的各种己糖，首先在肝脏中转变成葡萄糖，通过血液循环运往各组织器官利用，若有富裕，则以糖原形式暂存于肝脏及肌肉中。体内贮存的糖类极少，仅为全天需要量的60％。因此必须按餐供给足量的含糖类食物，否则就要动用体内储备的脂肪，甚至蛋白质，来满足机体对能量的需要。