食物熱量是動物（包括人類）從食物中獲取的化學能，以維持新陳代謝，包括肌肉活動。

大多數動物的大部分能量來自有氧呼吸，即將碳水化合物、脂肪和蛋白質與空氣中的氧氣或溶解在水中的氧氣結合。 飲食中其他較小的成分，如有機酸、多元醇和乙醇（飲用酒精）可能有助于能量輸入。 一些提供很少或不提供食物能量的飲食成分，如水、礦物質、維生素、膽固醇和纖維，由于其他原因可能仍然是健康和生存所必需的。 有些生物體有厭氧呼吸，通過不需要氧氣的反應從食物中提取能量。

給定質量食物的能量含量通常以公制 (SI) 能量單位、焦耳 (J) 及其倍數千焦耳 (kJ) 表示； 或傳統的熱能單位卡路里 (cal)。 在營養方面，后者始終是單位的大變體，也寫成卡路里（符號 Cal，均以大寫字母 C）或千卡 (kcal)，相當于 4184 J 或 4.184 kJ。 因此，例如，脂肪和乙醇每單位質量的食物能量xxx，分別為 37 和 29 kJ/g（9 和 7 kcal/g）。 蛋白質和大多數碳水化合物的熱量約為 17 kJ/g（4 kcal/g），但不同種類之間存在差異。 例如，葡萄糖、蔗糖和淀粉的值分別為 15.57、16.48 和 17.48 千焦耳每克（3.72、3.94 和 4.18 千卡/克）。 食物（脂肪、酒精、碳水化合物和蛋白質）的不同能量密度主要在于它們不同比例的碳、氫和氧原子。 不易吸收的碳水化合物，如纖維或乳糖不耐癥患者的乳糖，提供的食物能量較少。 多元醇（包括糖醇）和有機酸分別貢獻 10 kJ/g (2.4 kcal/g) 和 13 kJ/g (3.1 kcal/g)。

復雜菜肴或膳食的能量含量可以通過添加其成分的能量含量來估算。

食物能量含量的首次測定是通過在彈式量熱計中燃燒干燥的樣品并測量設備周圍水的溫度變化來進行的，這種方法稱為直接量熱法。

然而，直接量熱法通常會高估人體從食物中實際獲得的能量，因為它還計算了膳食纖維和其他難消化成分的能量含量，并且沒有考慮到某些物質的部分吸收和/或不完全代謝 . 出于這個原因，今天食物的能量含量是間接獲得的，方法是使用化學分析來確定每種可消化的膳食成分（如蛋白質、碳水化合物和脂肪）的量，并添加以前通過以下方法獲得的相應食物能量含量 測量身體釋放的代謝熱。 特別是，纖維含量被排除在外。 這種方法被稱為改良阿特沃特系統，以在 19 世紀末率先進行這些測量的威爾伯阿特沃特命名。

該系統后來由美國農業部的安娜貝爾·美林 (Annabel Merrill) 和伯尼斯·瓦特 (Bernice Watt) 改進，他們推導出了一個系統，據此提出了不同食物的特定卡路里換算系數。

典型的人類飲食主要包括碳水化合物、脂肪、蛋白質、水、乙醇和難消化的成分，如骨頭、種子和纖維（主要是纖維素）。 碳水化合物、脂肪和蛋白質通常占食物干重的 90%。 反芻動物可以從纖維素的呼吸中提取食物能量，因為它們瘤胃中的細菌將纖維素分解成可消化的碳水化合物。

人類飲食中有助于其能量含量的其他次要成分是有機酸，如檸檬酸和酒石酸，以及多元醇，如甘油、木糖醇、肌醇和山梨糖醇。

除了為身體提供能量外，一些營養素還具有受細胞信號影響的調節作用。 例如，亮氨酸在調節蛋白質代謝和抑制個體食欲方面起著重要作用。 人體無法合成的某些脂肪成分中的少量必需脂肪酸被用于（并且是必要的）其他生化過程。

根據歐盟法規和英國法規，用于包裝標簽的各種人類飲食成分的大致食物能量含量為：

(1) 一些多元醇，如赤蘚糖醇，不被消化，應從計數中排除。

(2) 該條目在2008年的歐盟法規中存在，但在英國法規中沒有，根據該條目不應計算纖維。