碳水化合物、脂质和蛋白质构成了三大宏量营养素。他们的饮食要求相对于微量营养素，也被称为维生素和矿物质。所有宏量营养素都是由碳、氢、氧和其他元素组成的有机化合物。作为潜在的卡路里来源，它们可以被氧化产生ATP，即人体的能量货币。然而，在大多数情况下，宏量营养素在不同的功能和性质上是不同的。例如，蛋白质和碳水化合物是水溶性的，但大多数脂质不是，所以脂质需要一些额外的工作，以供身体处理。
对能源的碳水化合物
糖和淀粉是主要的可消化碳水化合物，它们为能量生产提供葡萄糖。身体以糖原的形式储存额外的葡萄糖，过量的摄入转化为身体脂肪。葡萄糖是唯一可以在没有氧气的情况下提供能量的宏量营养素，它可以为剧烈、短暂的活动提供能量。葡萄糖对大脑功能也是必要的。当葡萄糖被消耗时，身体会把蛋白质转化成葡萄糖。纤维是另一种不易消化的碳水化合物，主要支持消化系统的功能。
脂肪的作用
两种主要的膳食脂肪是脂肪/油和胆固醇。当有氧气时，大多数电池使用脂肪和葡萄糖的燃料混合。没有足够的葡萄糖，脂肪不能完全代谢，形成酮类分子，这些酮类分子大部分被排出体外。某些被称为-3和-6的脂肪被用来合成调节激素样的化学物质。人体需要一定量的脂肪来储备能量和保护内脏器官。胆固醇不提供热量，但它是非常重要的化学物质如维生素d的组成部分。脂质也是细胞膜的主要成分。
肌肉和骨骼的蛋白质
蛋白质是由称为氨基酸的分子单位组成的。它是唯一含有氮的宏量营养素。它的主要功能是构建和维持身体结构，如肌肉、骨骼和内脏器官，并合成重要分子，如抗体、酶、神经递质和各种血液蛋白。蛋白质可以用来提供能量，但这不是身体的偏好。此外，身体可以将蛋白质转化为葡萄糖，但碳水化合物和脂质都不能转化为蛋白质。氨基酸是不储存的，所以需要每天摄入。然而，过量的摄入可以储存为脂肪。
作为一个团队工作
虽然所有的宏量营养素都能提供能量，但均衡的饮食能提供这三种营养素，使它们能在体内发挥各自的功能。提供大量营养素的食物也是重要微量营养素的来源。美国医学研究所(Institute of Medicine)发布的名为“可接受宏量营养素分布范围”(acceptancronutrient Distribution Ranges)的饮食标准建议，总热量摄入的45%至65%来自碳水化合物，20%至35%来自脂肪，10%至35%来自蛋白质。虽然范围灵活，但有助于确保每天摄入足够的每种宏量营养素。