Ruoka on kasvi- ja eläinkudosta sekä organismien kuluttamia mikrobisoluja. Nämä orgaaniset rakenteet hajotetaan sulaviksi molekyyleiksi, jotka sisältävät kemiallista energiaa sidoksissaan. Ruokaenergia viittaa potentiaaliseen soluenergian lähteeseen, joka on saatavilla elintarvikkeiden kemiallisissa sidoksissa.
Kaikki elävät olennot kuluttavat energiaa kasvun ja lisääntymisen aikana. Kaikkien maapallon elämään käytettävissä olevan energian lähde on aurinko, lämpöydinreaktori, joka pyörii turvallisesti avaruudessa. Fotosynteesin aikana kasvit muuttavat valoenergian kemialliseksi energiaksi käyttämällä osan tästä energiasta omiin solutarpeisiinsa. Muut elämänmuodot, mukaan lukien ihmiset, kuluttavat kasveja monimutkaisten biologisten järjestelmien tuottamiseksi ja tarjoavat puolestaan muita kemiallisia energialähteitä kehon kudoksissa muille organismeille. Näiden eri organismien hierarkiaa kutsutaan ravintoketjuksi tai ravintoverkkoksi.
Ruoan energiasisältö voidaan laskea polttamalla materiaalia, kunnes se on kulutettu loppuun. Palamisreaktion tuotteet ovat hiilidioksidia, tuhkaa, vettä ja lämpöä. Päästetty lämpö kerätään ja mitataan suorittamalla reaktio jäähdytyselementissä, kuten vesivaipallisessa polttoastiassa, jota kutsutaan kalorimetriksi. Tämä lämpö on ruoassa käytettävissä oleva kokonaisenergia ja se on yleisesti käytetyn kalorimäärän perusta. Huomaa, että elintarvikkeiden merkinnöissä käytetty kalorimäärä vastaa mitattuna 1,000 kaloria (1 kcal tai 4.182 kilojoulea) energiaa.
Elimistön ruoansulatusjärjestelmässä ruoka muuttuu kemikaaleiksi, jotka voivat imeytyä soluihin suoraan tai välillisesti kiertävästä jakelujärjestelmästä, kuten verestä. Ihminen kykenee hankkimaan hiilihydraatteja, lyhyitä lipidejä ja proteiineja ravinnonlähteinä. Muut tekijät, jotka auttavat kudosten rakentamisessa, eivät imeydy energiapitoisuutensa vuoksi, vaan reaktiokatalysaattoreina, tekijöinä tai yhdisteinä, joita keho ei pysty tuottamaan, kuten välttämättömät aminohapot.
Elintarvikemolekyylien hiilipitoisuus hapetaan solussa hiilidioksidiksi tai muiksi happea sisältäviksi molekyyleiksi. Energian vapautuminen muunnoksesta vangitsee elektroninsiirtomolekyylien ketjun, mukaan lukien adenosiinitrifosfaatti (ATP). Molekyylit mahdollistavat reaktioita, jotka rakentavat rakenteita, jotka ovat termodynaamisesti mahdollisia alentamalla aktivointienergioita.
Ruokaenergia on energialähde nykyiseen käyttöön ja kudosten rakentamisen perusta. Osa ruokaenergiasta ylittää kehon tarpeet ja varastoituu eri molekyyleihin myöhempää käyttöä varten. Prosessia, jolla elintarvikeenergia muutetaan nykyisiksi solutoiminnoiksi tai solukasvuksi, kutsutaan aineenvaihduntaksi. Saman lajin eri organismit suorittavat tämän tehtävän makrotasolla vaihtelevalla tehokkuudella. Kun laihduttajat sanovat tarkkailevansa kaloreitaan, he tarkoittavat, että he yrittävät hallita ruokaenergiansaantiaan välttääkseen ylimääräisen varastointikapasiteetin lisäämistä ylimääräistä energiaa varastoiville molekyyleille.