Chất dinh dưỡng thiết yếu là chất dinh dưỡng cần thiết cho các chức năng của cơ thể bình thường, mà hoặc là cơ thể không thể tự tổng hợp, hoặc không thể tổng hợp được với số lượng đầy đủ để cơ thể có sức khỏe tốt (ví dụ: niacin, cholin), và do đó cơ thể phải thu nạp từ chế độ ăn uống. Các chất dinh dưỡng thiết yếu cũng được xác định bởi các bằng chứng sinh lý học về tầm quan trọng của chúng trong chế độ ăn uống, ví dụ như bảng Dietary Reference Intake. của Hoa Kỳ. Một số loại chất dinh dưỡng thiết yếu bao gồm các vitamin, khoáng chất dinh dưỡng, axit béo thiết yếu và amino acid thiết yếu. Nước và oxy cũng cần thiết cho sức khỏe và đời sống con người, nhưng cơ thể không thể tổng hợp được oxy, còn nước là một sản phẩm phản ứng hóa sinh của sự trao đổi chất thì lượng nước sinh ra cũng không đáp ứng đủ nhu cầu. Cả nước và oxy đều cần thiết như là chất phản ứng sinh hóa trong một số quá trình, và nước được sử dụng theo nhiều cách khác nhau như là dung môi, chất mang, chất làm mát, và tham gia vào cấu trúc phân cực, nhưng cả nước và oxy thường không được coi là chất dinh dưỡng. Các loài khác nhau có các chất dinh dưỡng thiết yếu rất khác nhau. Ví dụ, hầu hết động vật có vú tự tổng hợp được axit ascorbic, và vì thế axit ascorbic không được xem là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho các loài đó. Tuy nhiên, axit ascorbic là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho con người do con người cần đến nguồn axit ascorbic từ bên ngoài (về mặt dinh dưỡng axit ascorbic được gọi là vitamin C). Nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu có tính độc hại ở liều lượng lớn. Ngược lại, một số chất dinh dưỡng thiết yếu có thể có trong chế độ ăn điển hình với lượng lớn hơn cần thiết mà không có ảnh hưởng rõ rệt nào.