相對于平均飲食，低碳水化合物飲食限制了碳水化合物的消耗。碳水化合物含量高的食物（例如糖、面包、意大利面）是有限的，取而代之的是脂肪和蛋白質含量較高的食物（例如肉、家禽、魚、貝類、雞蛋、奶酪、堅果和種子），如以及低碳水化合物食物（例如菠菜、羽衣甘藍、甜菜、羽衣甘藍，和其他纖維蔬菜）。

低碳水化合物飲食必須含有多少碳水化合物缺乏標準化，這使得研究變得復雜。美國家庭醫師學會的一個定義將低碳水化合物飲食指定為碳水化合物的卡路里少于20%。

沒有充分的證據表明，除了減肥之外，低碳水化合物飲食還能帶來任何特定的健康益處，低碳水化合物飲食的效果與其他飲食相似，因為減肥主要取決于卡路里限制和堅持。

一種極端形式的低碳水化合物飲食稱為生酮飲食，最初被確立為治療癲癇的醫學飲食。通過名人代言，它成為一種流行的減肥時尚飲食，但沒有證據表明這種飲食有任何明顯的好處，而且這種飲食有產生不良影響的風險，英國飲食協會將其列為五種最糟糕的名人飲食之一。

低碳水化合物飲食的常量營養素比例沒有標準化。截至2018年，低碳水化合物飲食的相互矛盾的定義使對該主題的研究變得復雜。

國家脂質協會和生活方式特別工作組定義了低碳水化合物飲食和碳水化合物熱量低于25%的飲食，極低碳水化合物飲食是碳水化合物含量低于10%的飲食。2016年對低碳水化合物飲食的回顧將每天50克碳水化合物（低于總卡路里的10%）的飲食歸為非常低的飲食，將40%的卡路里來自碳水化合物的飲食歸為溫和的低碳水化合物飲食。英國國家健康服務中心建議碳水化合物應該是身體健康、均衡飲食的主要能量來源。

有證據表明，飲食中碳水化合物的質量而不是數量對健康很重要，而且高纖維、緩慢消化的富含碳水化合物的食物對健康有益，而高度精制和含糖的食物則不那么健康。為健康狀況選擇飲食的人應該根據他們的個人需求量身定制飲食。對于有代謝疾病的人，建議飲食中碳水化合物含量約為40-50%。

大多數蔬菜都是低碳水化合物或中等碳水化合物的食物（在一些低碳水化合物飲食中，纖維被排除在外，因為它不是營養碳水化合物）。一些蔬菜，如土豆、胡蘿卜、玉米（玉米）和大米，淀粉含量很高。大多數低碳水化合物飲食計劃適合蔬菜，如西蘭花、菠菜、羽衣甘藍、生菜、黃瓜、花椰菜、球芽甘藍、辣椒和大多數綠葉蔬菜。

美國國家醫學科學院建議每天平均攝入130克碳水化合物。糧農組織和世界衛生組織同樣建議大部分膳食能量來自碳水化合物。2015-2020年版《美國人膳食指南》不推薦低碳水化合物飲食，而是推薦低脂飲食。

碳水化合物被錯誤地指責為一種獨特的增肥常量營養素，誤導許多節食者通過消除富含碳水化合物的食物來損害他們飲食的營養。低碳水化合物飲食的支持者強調研究表明，低碳水化合物飲食最初可以比均衡飲食稍微減輕體重，但任何此類優勢都不會持續存在。從長遠來看，成功的體重維持取決于卡路里攝入量，而不是常量營養素比例。

公眾對某些飲食（例如區域飲食和南海灘飲食）被宣傳為低碳水化合物的方式感到困惑，而實際上它們更恰當地稱為中等碳水化合物飲食。

包括GaryTaubes和DavidLudwig在內的低碳水化合物飲食倡導者提出了碳水化合物-胰島素假說，其中碳水化合物被認為具有獨特的增肥作用，因為它們會提高胰島素水平并導致脂肪過度積累。該假設似乎與已知的人類生物學背道而馳，即沒有很好的證據表明胰島素作用、脂肪積累和肥胖之間存在任何此類關聯。該假設預測，低碳水化合物節食將提供相當于400-600kcal（千卡）/天的能量消耗增加的代謝優勢，這與阿特金飲食的承諾相一致：一種高熱量永遠保持苗條的方式.

在Laura和JohnArnold基金會的資助下，Taubes于2012年共同創立了營養科學計劃(NuSI)，旨在籌集超過2億美元來開展曼哈頓營養計劃并驗證該假設。中間結果，發表在美國臨床營養學雜志上與其他成分的飲食相比，沒有提供令人信服的證據表明低碳水化合物飲食有任何優勢。這項研究揭示了生酮飲食對增加在呼吸室中測量的24小時能量消耗的邊際（~100kcal/d）但具有統計學意義的影響，但隨著時間的推移，這種影響逐漸減弱。最終，與具有相同卡路里的非專業飲食相比，極低熱量的生酮飲食（5%碳水化合物）與脂肪量的顯著減少無關；沒有有用的代謝優勢。2017年，受雇協助該項目的NIH（美國國立衛生研究院）研究員KevinHall寫道，碳水化合物-胰島素假說已被實驗證偽。.霍爾寫道，肥胖患病率的上升可能主要是由于精制碳水化合物的消耗增加，但其機制可能與碳水化合物-胰島素模型提出的機制大不相同。

人們一再發現，從長遠來看，所有具有相同熱量值的飲食對減肥的效果都是一樣的，除了人們如何忠實地遵循飲食計劃這一差異化因素。一項比較低脂肪、低碳水化合物和地中海飲食組的研究發現，在六個月時，低碳水化合物飲食仍然讓大多數人堅持，但此后情況發生了逆轉：兩年時，低碳水化合物組的發病率最高的失誤和輟學。這可能是由于低碳水化合物飲食的食物選擇相對有限。

在短期和中期，低碳水化合物飲食的人比低脂肪飲食的人更能減輕體重。這些人最初的體重減輕得非常多，大約相當于每天100大卡，但隨著時間的推移，這種優勢會逐漸減弱，最終變得微不足道。

從2022年開始的Cochrane綜述研究了2年的較長時間，發現與包含均衡量碳水化合物的飲食相比，堅持低碳水化合物飲食沒有任何好處。

內分泌學會表示，當卡路里攝入量保持不變時，[...]體內脂肪的積累似乎不會受到飲食中脂肪與碳水化合物含量的顯著變化的影響。

許多比較低脂肪和低碳水化合物節食的研究質量都很差，與那些在方法上合理的研究相比，那些報告了巨大影響的研究獲得了不成比例的關注。2018年的一篇評論稱，高質量的薈萃分析報告了兩種飲食在減肥方面的差異很小或沒有差異。低質量的薈萃分析傾向于報告低碳水化合物飲食的效果：一項系統評價報告稱，10項薈萃分析中有8項評估了體重減輕結果是否會受到發表偏倚的影響，其中7人得出了肯定的結論。2017年的一項評論得出結論，包括低碳水化合物飲食在內的各種飲食都能達到相似的減肥效果，這主要取決于卡路里限制和堅持，而不是飲食類型。

發現少于2年的低碳水化合物飲食不會使心血管健康指標惡化。然而，多年堅持低碳水化合物飲食與死于心臟病有關。

美國心臟病學會建議希望進行低碳水化合物飲食的人進行臨床醫生與患者的討論。應告知節食者，從長遠來看，它可能會惡化LDL-C水平和心血管健康。應建議患有動脈粥樣硬化的人避免低碳水化合物飲食。

低碳水化合物飲食對1型糖尿病患者有效的證據有限。對于某些人來說，遵循低碳水化合物方案并結合謹慎管理的胰島素劑量可能是可行的。這可能很難維持，并且人們擔心飲食可能對健康造成不利影響。一般來說，建議1型糖尿病患者遵循個性化的飲食計劃。

飲食中碳水化合物的比例與患2型糖尿病的風險無關，盡管有一些證據表明含有某些高碳水化合物食物的飲食——如含糖飲料或白米飯——與風險增加有關。一些證據表明，少吃碳水化合物食物可能會降低2型糖尿病的生物標志物。

美國糖尿病協會(ADA)2019年關于成人糖尿病和前驅糖尿病患者營養治療的共識報告指出，減少糖尿病患者的總體碳水化合物攝入量已證明是改善血糖（血糖）的最有力證據，并可應用于各種飲食滿足個人需求和偏好的模式。它還指出，通過低碳水化合物或極低碳水化合物飲食計劃來減少總碳水化合物攝入量是一種可行的方法。然而，另一個消息來源指出，沒有充分的證據表明低碳水化合物飲食優于傳統的健康飲食，其中碳水化合物通常占所消耗卡路里的40%以上。低碳水化合物飲食對腎功能沒有影響患有2型糖尿病的人。

限制碳水化合物的消耗通常會改善血糖控制，盡管不會長期減輕體重。低碳水化合物飲食有助于幫助2型糖尿病患者減輕體重，但沒有一種方法被證明是始終如一的優越。根據ADA，糖尿病患者應該養成健康的飲食習慣，而不是專注于單一的常量營養素、微量營養素或單一食物。他們建議飲食中的碳水化合物應來自蔬菜、豆類、水果、乳制品（牛奶和酸奶）和全谷物，而應避免高度精制的食物和含糖飲料。ADA還寫道，減少糖尿病患者的總體碳水化合物攝入量已證明是改善血糖的最有力證據，并且可以應用于滿足個人需求和偏好的各種飲食模式。對于不能達到血糖目標或優先減少抗血糖藥物的2型糖尿病患者，ADA表示低或極低碳水化合物飲食是一種可行的方法。

已發現低碳水化合物飲食會降低劇烈運動的耐力能力，并且只有在采取低碳水化合物飲食時才能緩慢補充此類努力后耗盡的肌糖原。運動訓練期間碳水化合物攝入不足會導致代謝性酸中毒，這可能是已觀察到的表現受損的原因。

富含動物源性蛋白質和脂肪的高碳水化合物和低碳水化合物飲食可能與死亡率增加有關。相反，使用植物來源的蛋白質和脂肪，死亡率可能會降低。

截至2018年，研究對限制碳水化合物飲食的潛在不利影響關注不足，特別是在微量營養素充足、骨骼健康和癌癥風險方面。一項低質量的薈萃分析報告說，不良反應可能包括便秘、頭痛、口臭、肌肉痙攣和全身無力。

在2018年的全面系統回顧中，Churuangsuk及其同事報告說，其他病例報告引起了人們對低碳水化合物飲食的其他潛在風險的擔憂，包括高滲性昏迷、韋尼克腦病、硫胺素缺乏引起的視神經病變、急性冠狀動脈綜合征和焦慮無序。

日本2021年的一項研究著眼于低碳水化合物飲食的長期影響。該研究包括90.171名參與者，中位隨訪時間為17年。該研究發現，高度堅持低碳水化合物飲食與總體癌癥風險增加有關。觀察飲食成分，作者發現吃更多動物性食物會增加患癌癥的風險，而食用植物性脂肪則不然。

由低碳水化合物飲食引起的酮癥已導致報告的酮癥酸中毒病例，這是一種危及生命的疾病。這導致建議將酮癥酸中毒視為低碳水化合物節食的潛在危害。

顯著限制飲食中碳水化合物的比例有導致營養不良的風險，并且難以獲得足夠的膳食纖維來保持健康。

截至2014年，就心血管疾病患者的死亡風險而言，攝入的碳水化合物種類似乎很重要。與富含精制谷物的飲食相比，纖維和全谷物含量相對較高的飲食可降低死于心血管疾病的風險。

1797年，約翰·羅洛報告了用低碳水化合物飲食和藥物治療兩名患有糖尿病的軍官的結果。極低碳水化合物的生酮飲食是整個19世紀糖尿病的標準治療方法。

1863年，以前肥胖的英國殯儀員和棺材制造商威廉·班廷(WilliamBanting)發表了《致公眾的肥胖信》，其中描述了放棄面包、黃油、牛奶、糖、啤酒和土豆的減肥飲食。他的小冊子被廣泛閱讀，以至于有些人用班廷這個詞來形容現在稱為節食的活動。

在1800年代后期，提倡由大量動物脂肪和蛋白質組成的低碳水化合物飲食來治療糖尿病的醫生包括JamesLomaxBardsley、ApollinaireBouchardat和FrederickWilliamPavy。

在1900年代早期，弗雷德里克·麥迪遜·艾倫（FrederickMadisonAllen）制定了一種高度限制性的短期制度，沃爾特·R·施泰納（WalterR.Steiner）在1916年康涅狄格州醫學會年度大會上將其描述為糖尿病的饑餓治療。這種飲食經常被管理在醫院，以更好地確保合規性和安全性。

1960年代的其他低碳水化合物飲食包括空軍飲食、1966年的馬提尼和生奶油以及飲酒者飲食。1972年，羅伯特·阿特金斯(RobertAtkins)發表了《阿特金斯博士的飲食xxx》，倡導他在1960年代成功用于治療人們的低碳水化合物飲食。這本書出版成功，但被主流醫學界廣泛批評為危險和誤導，從而限制了當時的吸引力。

血糖指數的概念是由大衛詹金斯于1981年提出的，以解釋不同類型碳水化合物消化速度的差異。這個概念根據食物對血糖水平的影響的速度對食物進行分類——快速消化的簡單碳水化合物會導致急劇增加，而消化較慢的復雜碳水化合物（如全谷物）則較慢。詹金斯的研究為隨后的低碳水化合物飲食奠定了科學基礎。

1992年，阿特金斯出版了他1972年著作《阿特金斯博士的新飲食xxx》的更新，其他醫生開始根據相同的原則出版書籍。在1990年代末和2000年代初，低碳水化合物飲食成為美國最受歡迎的飲食之一。據一些報道，多達18%的人口在其流行的高峰期使用一種或另一種低碳水化合物飲食。食品制造商和連鎖餐廳注意到了這一趨勢，因為它影響了他們的業務。部分主流醫學界譴責低碳水化合物飲食對健康有害，例如2001年的美國心臟協會和2002年的美國腎臟基金會。

生酮飲食是1920年xxx發的一種高脂肪、低碳水化合物飲食，用于治療耐藥性兒童癲癇。生酮飲食減肥的前提是，如果身體被剝奪了從碳水化合物食物中獲得的葡萄糖，它會從儲存的脂肪中產生能量。

對于想要減肥的人來說，生酮飲食成為一種時尚飲食。根據營養師KeriGans的說法，生酮飲食是2018年谷歌上最受歡迎的飲食搜索。2020年，美國有線電視新聞網報道稱，美國正處于生酮飲食熱潮之中。2021年，它在《美國新聞與世界報道》整體39種最佳飲食中排名第37位（并列），在最佳快速減肥飲食中排名第4。

生酮飲食因名人代言而流行，但沒有證據表明有任何明顯的好處，而且這種飲食有產生不良影響的風險。英國飲食協會將其確定為2018年應避免的五種最糟糕的名人飲食之一。生酮飲食的使用者可能無法實現可持續的減肥，因為這需要嚴格禁食碳水化合物，而且維持飲食很困難。副作用可能包括便秘、高膽固醇、生長緩慢、酸中毒和腎結石。

據推測，有些人的新陳代謝不典型，因此采用生酮飲食會在新陳代謝方面受益，但截至2020年，還沒有對此進行長期研究。