营养学上把人体不能合成的小分子营养素称为必需营养素，六大类营养素中只有碳水化合物没有必需营养素。葡萄糖单体虽然是体内碳水化合物的小分子形式，但人体可以经过一系列中间代谢得到葡萄糖，所以葡萄糖不属于必需营养素。
淀粉是由葡萄糖聚合而成的大分子，在消化道内先后经过淀粉酶、糊精酶和麦芽糖酶的水解，最后消化为葡萄糖，这一消化过程比蛋白质和脂肪的消化过程简单，所以碳水化合物在体内的消化率最高，可达到98％。
碳水化合物在体内经生物氧化为二氧化碳和水，同时释放出能量，每1克碳水化合物可释放4.10千卡热能，比蛋白质和脂肪的热卡值都低。
体内碳水化合物的主要形式是糖原，其结构类似淀粉，但分子更长、侧链更多，亦被称为动物淀粉。其主要存在于肝脏和肌肉中，总量约为300～400克，是人体能量的仓库，并能保持血糖的恒定。