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热量是维持生命活动和从事劳动不可缺少的动力，人体所需要的营养素有几十种，但能提供热量的营养素只有碳水化合物、脂肪和蛋白质。在所有的营养元素当中，这三种摄入量最多的营养元素就像三根支柱，支撑着我们的身体，因此被称为三大营养素。
蛋白质、脂肪和碳水化合物三大营养素虽各自有其独特的生理功能，但都是产生能量的营养素，在能量代谢中既互相配合又互相制约。在正常生理状态下，人体所需热量的60%～80%由碳水化合物提供，20%～40%来自脂肪。蛋白质在通常情况下不参与供能，只有当碳水化合物和脂肪所提供的热能不能满足人体需要时才动用蛋白质分解供能。
除此之外，脂肪必须有碳水化合物的存在才能彻底氧化而不致因产生酮体而导致酸中毒；当能量摄入超过消耗，不论这些多余的能量是来自脂肪，还是来自蛋白质或碳水化合物，一律会转化成脂肪积存在体内造成肥胖；碳水化合物和脂肪在体内可以互相转化、互相替代，而蛋白质是不能由脂肪或碳水化合物替代的，但充裕的脂肪和碳水化合物供给可避免蛋白质被当作能量的来源。由此可见，在膳食中必须合理搭配这三种营养素，保持三者平衡，才能使能量供给处于最佳状态。
当然，除了“供热”之外，三大营养素对人体来说还有许多其他功用，下面一一解读。
蛋白质不仅是一种产能的营养素，而且是构成人体组织的基本材料，是机体合成多种具有特殊功能物质的原料。
蛋白质占人体体重的16%～19%，在体内参与组成各种组织和器官，如皮肤、肌肉、骨骼、血液、内脏器官、毛发和指甲等。蛋白质还参与构成多种重要的生理活性物质，如催化生物化学反应的酶、调节代谢平衡的激素和抵御外来微生物的抗体等。另外，由于蛋白质中含碳、氢、氧元素，当机体需要时，可以被代谢分解，释放出能量。1克食物蛋白质在体内约产生16.7千焦（4.0千卡）的热能。
人体内的蛋白质不是固定不变的，而是处于不断更新的状态中。例如，一个成年人每天经由皮肤、毛发、黏膜脱落、月经失调和肠道菌体死亡等排出20多克蛋白质，因此人体每天必须摄入一定量的蛋白质，以弥补每天损失的量。
蛋类是蛋白质的主要来源
人体内的各种蛋白质因氨基酸组成的数量和排列顺序不同而不同，它们的结构、功能也因此千差万别，形成了生命的多样性和复杂性。尽管如此，所有蛋白质都由20种氨基酸组成，其中成人有8种氨基酸、婴儿有9种氨基酸不能自己合成，必须从食物中摄取。因此，这9种氨基酸（异亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、缬氨酸、组氨酸）被称为人类的必需氨基酸。
蛋白质的摄入量要因人而异，普通健康成年男性或女性每千克体重大约需要0.8克蛋白质。婴幼儿、青少年、怀孕期间的妇女、伤员和运动员通常每日可能需要摄入更多蛋白质。
当然，每个人的食量都有限，为了在有限摄入范围内达到生命需要的量，食用多种食物，互相搭配，取长补短，来使其接近人体需要，提高其营养价值非常必要。这种通过食物搭配，来达到氨基酸平衡的效果，叫作蛋白质的互补作用。
食物混合食用时，为使蛋白质的互补作用得到更好的发挥，一般应遵循两个原则：一是搭配的食物种类越多越好；二是食物的生物学属性越远越好。如：动物性食物与植物性食物混食时，蛋白质的生物价值超过单纯植物性食物之间的混合。
日常生活中富含蛋白质的食物主要有：
（1）蛋白质牲畜的奶，如牛奶、羊奶、马奶等；
（2）畜肉，如牛、羊、猪、狗肉等；
（3）禽肉，如鸡、鸭、鹅、鹌鹑、鸵鸟等；
（4）蛋类，如鸡蛋、鸭蛋、鹌鹑蛋等，及鱼、虾、蟹等；
（5）大豆类，包括黄豆、大青豆和黑豆等，其中以黄豆的营养价值最高，它是婴幼儿食品中优质的蛋白质来源。
此外，像芝麻、瓜子、核桃、杏仁、松子等干果类的蛋白质含量也都比较高。
由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类，这是一类一般不溶于水而溶于脂溶性溶剂的化合物。脂类包括油脂、类脂，其中油脂也就是我们平时所说的脂肪，包括脂和油，常温下呈固态者称脂，呈液态者称油。脂肪是由一个甘油分子和三个脂肪酸化合物而成，故又称甘油三酯。类脂包括磷脂、脂蛋白、类固醇、糖脂等几大类。不过，一般人们提到脂类，主要还是指脂肪。
脂肪酸是构成脂肪的基本元素，根据碳链上是否有双键及双键数目，脂肪酸分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸及多不饱和脂肪酸；根据脂肪酸分子结构中从甲基端数第一个不饱和键出现的位置，将脂肪酸分为Ω-3、Ω-6系列不饱和脂肪酸。
植物油中含有丰富的不饱和脂肪酸
脂肪是构成人体器官和组织的重要部分，也是产生热量的主要来源，1克脂肪在体内氧化可产生9千卡能量，比蛋白质和碳水化合物所产生的能量总和还多。作为热的不良导体，皮下脂肪能够防止体热散失，还能阻止外热传入体内，有助于维持体温的恒定，并且能保护和固定内脏器官，使其不受损伤。脂肪还是脂溶性维生素的良好溶剂，可促进它们的吸收。脂肪摄取不足可能导致脂溶性维生素的缺乏。
除此之外，脂肪还是人类食物中的基本构成部分，如各种动物油和植物油、坚果和油炸食品等。
植物性油脂指花生油、豆油、芝麻油、葵花子油等以及谷类的油类，包括玉米油。这些油类含有丰富的不饱和脂肪酸，亚油酸、亚麻酸在豆油和紫苏籽油中较多。
动物脂肪包括陆地与海洋动物的体脂、奶脂和禽肉类的脂肪，含饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸相对较多，而多不饱和脂肪酸含量较少。
含磷脂较多的食物有蛋黄、肝脏、大豆、麦胚和花生等；含胆固醇丰富的食物有动物脑、肝、肾等内脏和蛋类，肉类和奶类也含有一定量的胆固醇。
碳水化合物亦称糖类化合物，是自然界存在最多、分布最广的一类重要的有机化合物。
对人体来说，碳水化合物主要有以下生理功能：
人体摄入的碳水化合物在体内经消化变成葡萄糖或其他单糖参加机体代谢。人们膳食中碳水化合物的比例没有规定具体数量，我国营养专家认为碳水化合物产热量应以占总热量的60%～65%为宜。
大米是碳水化合物的主要来源
每个细胞都有碳水化合物，其含量为2%～10%，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在，分布在细胞膜、细胞器膜、细胞质以及细胞间质中。
葡萄糖是维持大脑正常功能的必需营养素，当血糖浓度下降时，脑组织可因缺乏能源而使脑细胞功能受损，造成功能障碍，并出现头晕、心悸、出冷汗，甚至昏迷等现象。
碳水化合物中的糖蛋白和蛋白多糖有润滑作用。另外，它可控制细脑膜的通透性，并且是一些合成生物大分子物质的前体，如嘌呤、嘧啶、胆固醇等。
膳食中缺乏碳水化合物将导致全身无力、疲乏、血糖含量降低，产生头晕、心悸、脑功能障碍等。严重者会导致低血糖昏迷。
当膳食中碳水化合物过多时，它们就会转化成脂肪贮存于体内，使人过度肥胖而导致各类疾病如高血脂、糖尿病等。
在日常生活中，碳水化合物的来源主要有：糖类、谷物（如水稻、小麦、玉米、大麦、燕麦、高粱等）、水果（如甘蔗、甜瓜、西瓜、香蕉、葡萄等）、干果类、干豆类、根茎蔬菜类（如胡萝卜、番薯等）等。