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碳水化合物
全谷中的碳水化合物形式主要为淀粉，含量可达70%以上，淀粉经烹调加热后容易被消化、吸收，是人体理想又经济的热量来源。
蛋白质
全谷食物中蛋白质的含量因品种、气候、地区及加工方法的不同而异，蛋白质含量一般在7.5%～15%的范围，主要由谷蛋白、白蛋白、醇溶蛋白、球蛋白组成。不同全谷食物各种蛋白质所占的比例不同，全谷蛋白质中主要是醇溶蛋白和谷蛋白。
脂肪
全谷食物中的脂肪含量很低，约为1%～2%，主要集中于谷胚和谷皮中。小麦及玉米胚芽含大量油脂，不饱和脂肪酸占80%以上，其中60%为亚油酸，具有降低血液中胆固醇、防止动脉硬化作用，所以胚芽油（加玉米胚芽油）是一种营养价值很高的食用油。
矿物质
全谷食物中的矿物质一般含量为1.5%～3.0%，其分布与纤维素一样，主要在谷皮和糊粉层中。矿物质中约有50%～60%是磷，而且这些磷又多以植酸形式与钙、镁结合成盐而存在。出粉率高的面粉植酸含量高，不利于食物中其他元素的吸收，而对全谷食物的合理加工可以提高其营养价值。
全谷食物中的维生素大部分集中在糊粉层、吸收层和胚芽中。但是如果加工过细或淘洗次数太多会大量丢失。
维生素
全谷食物是膳食中B族维生素，尤其是维生素B 1 和烟酸的重要来源，全谷食物中的维生素大部分集中在糊粉层、吸收层和胚芽中，但是如果加工过细或淘米次数太多会大量丢失。
全谷几乎含有影响人体健康的所有营养素，除了蛋白质和淀粉外，其他的营养健康因子主要存在于其胚芽和皮层中，下面对其中的部分营养素做简单介绍。
维生素
维生素E是一种脂溶性维生素，是最主要的抗氧化剂之一，可以改善动物和人体内的各种氧化应激参数。最近的研究表明，维生素E预处理氧化应激可以保护大鼠免受肝致癌物质的影响，给肥胖大鼠喂食含有维生素E的食物小麦胚芽、小麦胚芽油或早餐麦片，全谷物中维生素E的生物利用率相当令人满意。黑麦中含有丰富的维生素E，而小麦、大麦、燕麦、小米、高粱米和荞麦中维生素E含量相对较少。维生素E主要分布在谷物的胚芽中，每100克小麦胚芽含维生素E大约25毫克。谷物皮层中含有丰富的B族维生素。烟酸和其他水溶性B族维生素如维生素B 1 、维生素B 2 、叶酸、泛酸构成了糊粉层维生素的主要成分，以酯质复合物存在于糊粉层中，对其进行简单的预处理能够切断与烟酸连接的酯键，可以提高烟酸利用率。尽管如此，烟酸及其复合物仍然具有较强的抗氧化性。叶酸能够有效降低血浆中同型半胱氨酸的浓度，减少同型半胱氨酸血症引起的心血管疾病，与小麦、大米相比，黑麦和玉米中的叶酸含量较高。
木酚素
木酚素也是全谷物的主要组成部分，占皮层重量的3%～7%，是由4种醇单体（对香豆醇、松柏醇、S-羟基松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物。
黑麦中含有丰富的叶酸，比小麦、大米中叶酸的含量要高。
由于具有雌激素样生理效应，木酚素成为一个重要的膳食组成部分。木酚素能够在哺乳动物细胞中结合雌激素受体，摄入含有木酚素的膳食有助于降低乳腺癌和前列腺癌的发病风险，也可能减少冠心病的危险性。
最近在黑麦麸皮中发现了高浓度的左旋落叶松脂醇、右旋异落叶松树脂酚、松脂醇、消旋-丁香树脂酚等木酚素，而小麦中的木酚素却主要集中在糊粉层。有研究指出糊粉层中的开环异落叶松树脂酚和马台树脂醇在全麦淀粉是胚乳淀粉的40倍，更重要的是，开环异落叶松树脂酚和马台树脂醇只占小麦麸皮总木酚素含量的5%，其他的如丁香脂素则更加丰富，小麦麸皮，尤其是糊粉层，是小麦中木酚素的主要来源。
木酚素也是有效的抗氧化剂。长期以来，人们一直认为木酚素在消化道内没有生物活性。然而，它们的多酚结构赋予了其潜在的抗氧化能力，研究表明大鼠可以代谢木酚素在肠道内生成哺乳类动物木脂素。喂食年轻大鼠开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷表明，木酚素代谢产物肠二醇和肠内酯有很好的抗氧化效果。
类胡萝卜素
全谷物中的类胡萝卜素主要是指叶黄素、玉米黄质、β-隐黄素，α-胡萝卜素和β-胡萝卜素，这些物质在谷物生长过程中主要提供颜色并减少谷物内部的氧化损伤。现所研究的全谷物中，玉米的类胡萝卜素含量相对较高，其中，叶黄素和玉米黄质含量最高，而小麦中则含有更多的叶黄素。
酚酸
谷物是酚酸类物质的重要原料，谷物种类不同，酚酸的含量也不同，其中玉米中酚酸含量较高，大米、黑麦中含量相对较少。谷物中的酚酸以游离和结合两种形式存在，其中绝大部分以结合的形式存在。
与大米、黑麦相比，玉米中酚酸的含量要高一些。
植物甾醇
传统理论认为，植物甾醇主要存在于大豆油、菜子油、葵花子油等植物油中，而最近的研究表明，小麦和其他谷物的皮层中也含有大量的植物甾醇，小麦糊粉层中的总甾醇水平比其他谷物皮层或全麦粉要高出很多，而全籽粒黑麦中的甾醇含量可以达中1毫克/克以上。美国食品和药品监督局指出，每天摄入1.3～3.4克植物甾醇，可以有效降低血清胆固醇含量，降低结肠癌患病率。
知识看点
中国居民主食大多以大米、面粉等精白米面为主，除此之外，大麦、小麦、玉米、燕麦、小米、荞麦和高梁米等都可以作为主食。全谷类食物既有利于肠道菌群改善，提供充足能量，又可以避免摄入含脂肪较高的动物性食物，对高血压、心脏病、糖尿病等慢性疾病具有预防作用。但全谷类食物蛋白质价值较动物蛋白质低，所以也要讲究“食物多样，谷类为主，粗细搭配”。例如，燕麦通常被人们用来泡在牛奶中食用，其实偶尔用燕麦做一做八宝饭，更能起到美容养颜、延缓衰老的作用。而且燕麦是中老年心脑血管疾病患者的最佳保健食品，具有降血脂、降低胆固醇的作用。高粱米不一定煮粥，还比较适合做一种叫高粱粑的点心。就是把高粱米磨成粉后加入泡打粉、白糖、鸡蛋和适量水调到黏稠状，揉成面团，按平蒸熟，下油锅稍炸，撒上芝麻即可。但是消化不好的人就不要过多食用了，以免消化不良。