大米中含有的營養素主要是碳水化合物，另外還有部分水分、蛋白質、脂肪、維生素B族以及有機物質。

大米的碳水化合物主要是淀粉，在咀嚼的過程中，受到唾液淀粉酶的影響，會被分解為糖類，能為身體提供一定的糖分和熱量。而蛋白質主要是米谷蛋白，其次是米膠蛋白和球蛋白。大米中蛋白質和氨基酸含量比其他谷類要高出許多，而且更容易被人體吸收。

大米的蛋白質中賴氨酸和蘇氨酸的含量較少，使得大米中的蛋白質屬于一種不完全蛋白質，營養價值比不上動物中的蛋白質。

大米中脂肪的含量約為1.3%~1.8%，大米脂肪中所含有的亞油酸是所有谷物中含量較高的，占全部脂肪的34%，甚至比菜籽油和茶油分別多2-5倍。

大米中60%-70%的維生素、礦物質和大量人體必備的氨基酸都分布在大米的谷皮、糊粉層、胚芽等外層組織中，但是大米在加工的過程中，會經過清選、去雜、碾白、拋光等一系列步驟，會造成大米營養成分的嚴重流失，留下營養較為單一的胚乳。在烹飪的過程中，經過淘洗，大米的營養物質基本上就只剩下碳水化合物。