虽然粮谷类食品各种营养素的种类和数量相比较少，但因为人们每天消耗的数量较多，在食物中约占50％，故绝对数量相比较而言就多了，每天粮谷类食品可提供人体所需能量的50％～70%，人们一天中所摄取蛋白质的55%也来源于粮谷类食品。
粮谷类食品因其结构特殊，营养物质的分布也不同，一般谷皮中主要含有纤维素和半纤维素及较高的灰分和脂肪；在糊粉层中磷、B族维生素及矿物盐较多；胚乳中有大量的淀粉和一定量的蛋白质且蛋白质在胚乳的外层较多；胚芽中则脂肪、蛋白质、无机盐、B族维生素、维生素E含量较高。
粮谷类食品蛋白质含量为7.5%～15％，主要由谷蛋白、白蛋白、醇溶蛋白、球蛋白组成，且以醇溶蛋白和谷蛋白为主，造成了谷类氨基酸组成上赖氨酸少，苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸偏少。粮谷类食品的蛋白质加水搓洗，除去淀粉和各种水溶性物质后，即可得较纯的面筋。
脂肪含量较低，1%～2％，主要集中在糊粉层和胚芽，易成为加工的副产品，转移到糠麸中。虽然粮谷类食品脂肪含量较少，但它含有谷维素、米糠油、谷固醇等，而玉米和小麦中的胚芽油，80％为不饱和脂肪酸，其中有60％为亚油酸。
碳水化合物是粮谷类食品中含量最多的营养素，含量超过70％，主要为淀粉，集中在胚乳的淀粉细胞中，此外还有少量糊精、戊聚糖、葡萄糖和果糖。
除此以外，粮谷类食品中还有少量的矿物质，为1.5%～3%，主要在谷皮和糊粉层中，矿物质中主要是磷、钙，多以植酸盐形式出现，铁含量较少；硫胺素、核黄素、烟酸、泛酸、吡哆醇虽有一定含量，但因其位于糊粉层和胚部，易在加工中损失。
