大米中含丰富的碳水化合物以及蛋白质、脂肪等，并含有丰富的B族维生素和矿物元素钙、磷、铁等。
大米中的碳水化合物主要是淀粉，其蛋白质的生物价和氨基酸的构成比例都比大麦等禾谷类作物高。大米蛋白质中赖氨酸较少，营养价值比不上动物蛋白质。大米皮层和胚芽中含有丰富的脂肪、蛋白质、矿物质、维生素等。大米加工精度越高、淘洗越充分、营养损失越多。
按照我国稻谷分类方式，大米可分为籼米、粳米、糯米。籼米的主要成分是籼型非糯性稻谷，米粒呈长椭圆形，颜色呈灰白或蜡白。粳米的主要成分是粳型非糯性稻谷，米粒呈椭圆形，米色蜡白。糯米的主要成分是糯性稻谷，呈长椭圆形或细长形，乳白色。
