人間を含めて全ての動物は食物を摂取します。その食物は五大栄養素（炭水化物、脂肪、タンパク質、ビタミン、ミネラル）と水分に分類され、それらのうちエネルギー源になるのは炭水化物、脂肪、タンパク質（これらを三大栄養素といいます）であり、ビタミン、ミネラル、そして水分はエネルギー源になりません。

1）エネルギー代謝
栄養素を体内に取り入れた後、代謝が行われます。これは合成（同化作用）と分解（異化作用）であり、最終産物は排泄されることになります。エネルギー代謝とは、これらに伴う変化の様相をエネルギーの面から観察したものです。

A総エネルギー（GE）
実験室内で完全な酸化〈燃焼）によって得られるエネルギー量をいいます。

B可消化エネルギー（DE）
実際に消化吸収された食物から得られた総エネルギー量をいいます。

C代謝エネルギー（ME）
可消化エネルギーから尿中に排出されたエネルギー量を差し引いたものをいいます。

D正味エネルギー（NE）
代謝エネルギーから熱量増加として失われる非生産的なエネルギーを差し引いた最終的に組織で利用されるエネルギー量をいいます。

2）栄養素の熱量
タンパク質、脂質、糖質をそれぞれ１ｇずつカロリーメーターで測った場合の燃焼熱は炭水化物：４．１Ｋｃａｌ、脂質：９．４５Ｋｃａｌ、タンパク質：５．６５Ｋｃａｌになります。
また、各々は生体内で消化、吸収率、代謝などが異なるので、その点を考慮した生理的利用カロリーが必要になります。生理的利用カロリーからみると、炭水化物：４．０ｋｃａｌ、脂質：９．０Ｋｃａｌ、タンパク質：４．０Ｋｃａｌとなります。これをアトウォーター係数といい、一般に食品中の熱量を計算する場合には、食品中のタンパク質、脂質、糖質の量を測定し、それにこのアトウォーター係数を乗じて計算されます。

3）エネルギーの単位
エネルギーの最も基本的な単位としてエルグが用いられます。この単位は実用上小さすぎるので１０７エルグを１ジュールとして用います。
また、生体におけるエネルギーの単位は従来カロリーが使用されていましたが、世界的にジュールに統一されるように変わってきました。
１カロリーは水１gの温度を１℃上げるのに要する熱量と定義され、1ジュールは1ボルトの電圧の電気が1アンペアー流れたときに発生する熱量と定義されます。
また、1カロリーは４．１８６ジュールになります。