Nälkätila viittaa aineenvaihdunnan hidastumiseen, joka voi tapahtua, kun keho saa liian vähän päivittäisiä kaloreita pidemmän aikaa. Nykyaikaisen metabolisen nälkätilan teorian uskotaan perustuvan lähes kokonaan tieteelliseen tutkimukseen, jota usein kutsutaan Minnesotan tutkimukseksi. Tämä tutkimus, jonka tutkija Ancel Keys teki vuonna 1950, dokumentoi nälkäruokavalion vaikutukset terveiden normaalipainoisten nuorten miesten ryhmään kuuden kuukauden aikana. Tutkimuksessa todettiin, että kun päivittäinen kalorien saanti vähennetään vähintään puoleen normaalista tarpeesta, perusaineenvaihdunta voi hidastua. Nälkätilassa työskentelevien ihmisten voidaan yleensä odottaa laihtuvan edelleen, mutta he menettävät painonsa jonkin verran hitaammin kuin normaalisti toimivan aineenvaihdunnan omaavan henkilön, ja he voivat odottaa yleistä letargiaa.
Huoli oman painonpudotuksen etenemisen estämisestä syömällä liian vähän päivittäisiä kaloreita ja menemällä nälkätilaan voi olla yleinen laihduttajien keskuudessa. Keysin tutkimus näyttää osoittaneen, että päivittäisten kalorivajeiden on oltava vakavia ja niiden on ulotuttava pitkällä aikavälillä, jotta ne voivat laukaista fysiologiset muutokset, jotka aiheuttavat aineenvaihdunnan hidastumisen, joka tunnetaan nimellä nälkätila. Asiantuntijat uskovat, että tämä tila palvelee biologista tarkoitusta, koska sen avulla ihmiskeho voi selviytyä nälänhädästä, vaikka kehon rasvan varastot ovat pieniä. Keysin tutkimus näyttää viittaavan siihen, että nälkätila ei yleensä ala ennen kuin yksilön kokonaisrasvaprosentti on alle kuusi prosenttia, naisella tai alle viisi prosenttia miehellä.
Fysiologisen mekanismin, joka johtaa nälkään, uskotaan tukeutuvan leptiini -nimisen hormonin toimintaan. Kehon rasvasolut erittävät yleensä leptiiniä. Veren leptiinipitoisuudet auttavat aivoja tyypillisesti seuraamaan fyysisen rasvan määrää. Alhaisempi kalorien saanti ja lisääntynyt laihtuminen voivat alentaa leptiinitasoja vähentämällä leptiiniä erittävien rasvasolujen määrää kehossa. Kun kehon rasvaprosentti laskee alle välttämättömän vähimmäistason, alentuneet leptiinitasot osoittavat aivoille, että aineenvaihdunnan hidastuminen alkaa.
Nälkätila ei yleensä estä painonpudotusta. Laihtuminen jatkuu useimmissa tapauksissa, vaikka se tapahtuu yleensä hitaammin kuin mitä odotettaisiin laihduttajalla, joka ei ole tässä tilassa. Nälkätilassa olevat ihmiset voivat myös kokea voimakkaan energian puutteen, koska he eivät todennäköisesti saa kaloreita, joita he tarvitsevat normaalien päivittäisten toimintojen suorittamiseen.