Hrana je rastlinsko in živalsko tkivo ter mikrobne celice, ki jih zaužijejo organizmi. Te organske strukture se razgradijo na prebavljive molekule, ki hranijo kemično energijo znotraj svojih vezi. Energija hrane se nanaša na potencialni vir celične energije, ki je na voljo v kemičnih vezi hrane.
Vsa živa bitja porabljajo energijo v procesu rasti in razmnoževanja. Vir vse energije, ki je na voljo življenju na Zemlji, je sonce, termonuklearni reaktor, ki se varno vrti v vesolju. S procesom fotosinteze rastline pretvorijo svetlobno energijo v kemično energijo, pri čemer nekaj te energije uporabijo za lastne celične potrebe. Druge življenjske oblike, vključno z ljudmi, porabljajo rastline za proizvodnjo kompleksnih bioloških sistemov in posledično drugim organizmom zagotavljajo dodatne vire kemične energije v svojih telesnih tkivih. Hierarhija med temi različnimi organizmi se imenuje prehranjevalna veriga ali prehranjevalna mreža.
Energetsko vsebnost hrane je mogoče izračunati tako, da material sežgemo, dokler se ne porabi. Produkti reakcije zgorevanja bodo ogljikov dioksid, pepel, voda in toplota. Oddana toplota se zajame in izmeri z izvedbo reakcije v hladilnem telesu, kot je zgorevalna posoda z vodnim plaščem, imenovana kalorimeter. Ta toplota je skupna energija, ki je na voljo v hrani, in je osnova za običajno uporabljene kalorije. Upoštevajte, da je kalorija, uporabljena pri označevanju živil, enaka 1,000 kalorijam (1 kcal ali 4.182 kilojoula) energije, kot je bilo izmerjeno.
V prebavnem sistemu organizma se hrana pretvori v kemikalije, ki se lahko absorbirajo v celice neposredno ali posredno iz krožečega dostavnega sistema, kot je kri. Ljudje so sposobni pridobivati ogljikove hidrate, kratke lipide in beljakovine kot vire prehrane. Drugi dejavniki, ki pomagajo pri gradnji tkiva, se ne absorbirajo zaradi vsebnosti energije, temveč kot reakcijski katalizatorji, sofaktorji ali spojine, ki jih telo ne more proizvesti, kot so esencialne aminokisline.
V celici se vsebnost ogljika v molekulah hrane oksidira v ogljikov dioksid ali druge molekule, ki vsebujejo kisik. Sproščanje energije iz pretvorbe zajame veriga molekul, ki prenašajo elektrone, vključno z adenozin trifosfatom (ATP). Molekule omogočajo reakcije, ki gradijo strukture, ki so termodinamično možne z znižanjem aktivacijskih energij.
Energija hrane je vir energije za trenutno rabo in osnova za izgradnjo tkiva. Nekaj energije hrane presega telesne potrebe in je shranjeno v različnih molekulah za kasnejšo uporabo. Proces pretvorbe energije hrane v trenutne celične aktivnosti ali v celično rast se imenuje presnova. Različni organizmi tudi iste vrste opravljajo to nalogo na makro ravni z različno učinkovitostjo. Ko dietetiki pravijo, da pazijo na svoje kalorije, pomenijo, da poskušajo nadzorovati svoj vnos energije s hrano, da bi se izognili dodajanju dodatnih zmogljivosti za shranjevanje presežnih molekul, ki shranjujejo energijo.