能量（energy）是维持生命活动的必要条件。人体在生命活动过程中不断从外界环境中摄取食物，获得必需的营养物质，其中包括碳水化合物、脂肪和蛋白质这三大营养素。三大营养素经消化转变成可吸收的小分子营养物质，它们在细胞内经过合成代谢构成机体组成成分或更新衰老的组织；同时，经过分解代谢成小分子产物，并释放出所蕴藏的化学能。这些化学能经过转化便成为生命活动过程中各种能量的来源，以维持机体代谢、神经传导、呼吸、循环及肌肉收缩等功能，产能过程中释放的热量用以维持体温。机体在物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用构成了整个能量代谢过程，是生命活动的基本特征之一。

能量代谢的研究最早开始于17～18世纪德国化学家Becher和普鲁士王的御医Stahl的“燃素说”，提出可燃的物体中含有燃素，通过燃烧作用放出燃素，动物借此保持体温。此后，18～19世纪，拉瓦锡建立了燃烧的氧化理论，否定了燃素说，证明了呼吸过程中要消耗氧并产生二氧化碳，从此对呼吸生理和能量代谢的机制有了正确的认识。1842年，德国化学家Liebig首次提出碳水化合物、脂肪和蛋白质同样可以被机体氧化，纠正了Lavoisier认为只有碳和氢可以被氧化的错误观点。19世纪后期，德国生理学家Voit精确测量了哺乳动物（包括人）机体总的新陈代谢，促进了关于代谢的生理学研究，并为现代营养科学打下基础。Voit还与德国化学家Pettenkofer建成一个可供人体实验的“呼吸室”，可准确地测量食物的摄入和排泄、氧气的消耗、二氧化碳和热的产生等，精确测定了人体的能量需要，证明了能量守恒定律亦适用于活动机体。1892年美国农业化学家阿特沃特（Atwater）和物理学教授Rose制成了一台Atwater-Rose热量计，使测量不同食物的热值成为可能。20世纪初，测定呼吸时消耗的O ₂和排出的CO ₂的气体分析仪诞生，使气体代谢的研究方法取得飞速进展。在20世纪80年代“双标记水”技术的应用，开创了人体自由活动能量消耗测定新技术。