機體在物質代謝過程中伴隨著能量（energy）的釋放、轉移和利用，它是生命活動的基本特征之一。研究人體能量代謝的目的在於研究能量平衡，失去平衡則影響機體一係列正常生理活動。因此，能量代謝是營養學所研究的重要內容之一。
一、能量的單位
人體所需的能量國際上以焦耳（Joule，J）、千焦（kJ）、兆焦（MJ）作為單位。1焦耳是用1牛頓的力把1kg的物體移動1m所需要的能量。傳統應用中，能量常使用千卡（kcal）為單位。1kcal指1L純水從15℃上升到16℃所需要的能量。其換算關係是：
1kcal=4.184kJ 1kJ=0.239kcal1MJ=1000kJ=106J
二、能量的來源
人體所需要的能量來源於糖類、脂肪和蛋白質3大產能營養素。它們在體內氧化實際產生的能量為：
1g糖類產生能量16.81kJ（4.0kcal）
1g脂肪產生能量37.56kJ（9.0kcal）
1g蛋白質產生能量16.74kJ（4.0kcal）
每克產能營養素在體內氧化所產生的能量值叫做“食物的熱價”，也叫“食物的能量卡價”，或稱“能量係數”。
三、能量的消耗
能量守恒定律告訴我們，能量從一種形式轉化為另一種形式的過程中，能量既不增加也不減少。機體的能量代謝同樣遵循這一普遍規律。在整個能量代謝過程中，人體能量的需要與消耗是一致的。正常成人的能量消耗主要包括基礎代謝、體力活動和食物熱效應，而對於生長發育期的兒童及孕婦、乳母等特定群體還要滿足其特殊的生理需要。
（一）基礎代謝
基礎代謝（BM）是指人體維持最基本生命活動情況下的能量代謝。即在清晨、安靜、空腹狀態下，不受精神緊張、肌肉活動、食物和環境溫度等因素影響的能量代謝。這時的能量消耗主要用於維持體溫、呼吸、血液循環和細胞代謝等基本生命活動。在單位時間內人體體表麵積每平方米所消耗的基礎代謝，又稱為基礎代謝率（BMR）。
（二）體力活動
體力活動是人體能量消耗的主要方麵。生理情況相近的人，基礎代謝消耗的能量是相近的，但體力活動時能量的消耗差別很大。機體任何輕微活動都可提高代謝率，其中影響體力活動能量消耗的因素主要包括：①肌肉越發達者，能量消耗越多；②體重越重者，能量消耗越多；③勞動強度越大、持續時間越長，能量消耗越多；④與工作的熟練程度有關。
（三）食物熱效應
食物熱效應是指由於進食引起能量消耗額外增加的現象，也叫食物特殊動力作用。進食糖類可使能量消耗增加5%~6%，進食脂肪可使能量消耗增加4%~5%，進食蛋白質可使能量消耗增加30%~40%。一般混合膳食約增加基礎代謝的10%。
重點提示
食物熱效應隻能增加體熱的外散，而不能增加可利用的能量。也就是說，食物熱效應對於人體是一種損耗而不是一種效益。
（四）生長發育及其他因素
在生長發育期，能量消耗還包括生長發育所需要的能量。另外，孕婦的能量消耗則包括自身和胎兒發育等所需的能量；情緒和精神狀態對機體的能量消耗亦有影響，如精神緊張地工作，可使大腦的活動加劇，能量代謝增加。
四、能量的分配
3大產能營養素在體內都有其特殊的生理功能並彼此相互影響，如糖類與脂肪的相互轉化及其對蛋白質的節約作用。因此，3者在總能量供給中應有一個恰當的比例。根據我國的飲食特點，成年人糖類供給量應占總能量的55%~65%，脂肪占20%~30%，蛋白質占10%~15%。年齡越小，蛋白質及脂肪供能所占比例應越大。正常成人脂肪攝入量不宜超過總能量的30%。
五、能量的攝入量
人體能量代謝的最佳狀態是達到能量攝入與能量消耗的平衡。這種能量平衡是機體健康的保證。如果能量長期攝入不足，各種生理功能將受到嚴重影響，可出現營養不良性水腫、機體抵抗力下降、嬰幼兒生長發育遲緩等一係列蛋白質-能量營養不良症狀。反之，能量攝入過多，則易導致肥胖、高血壓病、冠心病、糖尿病以及癌症等疾病的發病率增高。中國營養學會推薦能量攝入量，見附錄A-1.