糖類的總稱，在自然界分佈極廣，也是含量最豐富的一類有機物質。最初化學傢認為這類化合物的分子中除碳外，氫同氧的比例與水相同，所以把它看成為碳與水形成的各種化合物，稱為碳水化合物，以通式Cx(H2O)y表示；後來發現有些化合物在化學結構上與與糖相似，它們的組成並不能用上式表示，如鼠李糖(C6H12O5)和脫氧核糖(C5H10O4)等分子中，氫與氧原子數之比並不是2：1。因此，嚴格地講“碳水化合物”這個名詞是不正確的，因沿用已久，未改。
這類物質廣泛分佈於動物、植物、微生物體內，其中以植物界最多，約占其幹重的50％～80％，是綠色植物由二氧化碳和水經光合作用形成的。生物細胞內和血液裡含有葡萄糖或由葡萄糖等單糖組成的多糖，都是細胞功能所必需的。葡萄糖代謝的正常調節對生命運動非常重要。人和動物的器官組織中含糖量不超過體內幹重的2％，微生物體內含糖量約占菌體幹重的10％～30％。它們以遊離糖的形式，或與蛋白質、脂類及其他配糖體結合成復合糖存在，在生物體內有多種生理功能，通過生物氧化，放出大量的能量，以滿足生命活動的需要。淀粉、糖元是重要的生物能源。人類從食物中攝取的總熱量，50％～60％來自碳水化合物。碳水化合物也能通過各種代謝途徑轉化為生命必需的其他物質，如蛋白質和脂類物質等。反芻動物，如牛、羊等能利用草中存在的多糖轉化為蛋白質，為人類提供重要的蛋白質來源。因此，碳水化合物是生物機體的重要碳源和能源。纖維素是植物的結構多糖，甲殼素是昆蟲和甲殼類動物的結構多糖。碳水化合物在高等動物的結構組織中主要以復合多糖形式存在。
碳水化合物一般可以分為三類：即單糖、低聚糖和多糖。單糖和低聚糖大都是結晶體，能溶於水，具有甜味。多糖絕大多數不溶於水，個別雖溶於水，但成為膠體溶液（見膠體和表面化學），它們大都是無定形、無甜味的白色固體。