Karbonhidratlar hücrelere enerji sağlar ve iç ve dış çevre ile iletişim kuran sinyal molekülleri gibi davranır. Vücut karbonhidratları glikoza dönüştürür, sonra hemen kullanır veya depolar.
Hücre zarının yaklaşık yüzde 5'i karbonhidrat içerir. Hücreye yapı sağlamanın yanı sıra iletişimi kolaylaştırır. Karbonhidratlar hücre içinde olup bitenlere aracılık etmeye yardımcı olur ve vücuda giren yabancı patojenleri tanımalarında rol oynarlar. Bir karbohidrat bir lipide bağlandığında, buna glikolipid denir ve hücre içi sinyale yardım eder. Buna karşılık, glikoproteinler, hücreye giren yabancı maddeleri tanımlar. Hücre yüzeyi karbonhidratları ayrıca hücrenin işleyişine yardımcı olan hücre içerisindeki proteinleri de düzenler.
Karbonhidratlar olmadan proteinler sabit bir enerji kaynağına sahip olmazlardı. Vücuda girdikten sonra, karbonhidratlar hücre duvarından emilmeye hazır daha küçük moleküllere parçalanır. İnsülin, hücrelere geçerken glikoza yardımcı olur ve daha sonra hücre enerjisi üretmek için adenozin trifosfat üretiminde yardımcı olur. Aşırı glikoz karaciğerde ve kaslarda glikojen şeklinde depolanır. Vücut bir enerji kaynağı olarak karbonhidratlara sahip olmadığında, bunun yerine proteini parçalamaktadır. Glikojen, hızlı bir enerji kaynağına ihtiyaç duydukları için birileri egzersiz yaparken özellikle önemlidir.
