Atkinsin ruokavalio ja ketoosi liittyvät läheisesti toisiinsa, koska tämän ruokavalion tarkoituksena on pakottaa keho siirtymään ketoositilaan. Kun keho on ketoosissa, se käyttää rasvaa energialähteenä niiden sokereiden sijaan, joita se yleensä käyttää polttoaineena. Vaikka tämä voi auttaa kehoa polttamaan joitain omia rasvavarastojaan, suuri osa energiasta hajotettavasta rasvasta tulee suoraan ihmisen kuluttamasta ruoasta. Monilla potilailla Atkinsin ruokavalio ja ketoosi on yhdistetty useisiin terveysongelmiin, mukaan lukien elinvika ja syöpä.
Loogisesti näyttää siltä, että Atkinsin ruokavalio ja ketoosi edistävät kehon rasvan häviämistä. Loppujen lopuksi ihmiset, jotka noudattavat tätä ruokavaliota, kuluttavat niin vähän hiilihydraatteja, että heidän kehollaan ei ole muuta vaihtoehtoa kuin metaboloida rasvaa pysyäkseen kehon energiatarpeiden tasalla. Käytännössä suuri osa poltetusta rasvasta tulee kuitenkin rasvasta, jonka ihminen syö lihan kanssa, joka on Atkinsin ruokavalion pääkomponentti. Jos ihmiset eivät vähennä riittävästi kalorien saantia ja lisää aktiivisuuttaan, he eivät menetä kehon rasvaa tai painoa.
Normaalioloissa ihmiskeho hajottaa hiilihydraatit ja sokerit glukoosiksi, jota käytetään polttoaineena. Sokerit voidaan käyttää nopeasti, mutta hiilihydraatit on hajotettava sokereiksi ennen niiden käyttöä. Atkinsin ruokavalio estää kehoa käyttämästä normaalia aineenvaihduntajärjestelmää, koska tätä ruokavaliota noudattavat ihmiset rajoittavat ankarasti yksinkertaisten ja monimutkaisten sokerien saantia. Ilman ensisijaista polttoaineen lähdettä keho siirtyy rasvanpolttoaineiden varajärjestelmään, jota se yleensä käyttää nälänhädän aikoina.
Vaikka Atkinsin ruokavalion ja ketoosin lyhytaikainen käyttö rasvanpolttoon ei yleensä ole haitallista, jotkut ihmiset kokevat tämän ruokavalion haittavaikutuksia. Atkinsin ruokavalio, koska se perustuu niin voimakkaasti lihaan ruoanlähteenä, sisältää usein paljon kolesterolia. Ajan myötä kolesteroli voi vahingoittaa verenkiertojärjestelmää ja johtaa sydämen ongelmiin, mukaan lukien sydämen vajaatoiminta. Ihmiset, jotka noudattavat Atkinsin ruokavaliota ja käyttävät ketoosia rasvanpolttoon, voivat myös puuttua useista vitamiineista ja kivennäisaineista, joita esiintyy vain hedelmissä ja vihanneksissa, elintarvikkeissa, joita Atkinsin ruokavalio rajoittaa. Potilaiden tulisi keskustella Atkinsin ruokavalion ja ketoosin mahdollisista hyödyistä ja riskeistä lääkärin kanssa ennen kuin he yrittävät käyttää niitä laihduttamiseen.