Po strawieniu pokarm musi zostać wchłonięty do organizmu przez nabłonek przewodu pokarmowego. Wchłanianie zachodzi głównie w jelicie cienkim, zwłaszcza w jego dolnej części. Woda wchłaniana jest w jelicie grubym, ale prawie wszystkie minerały i substancje organiczne wchłaniane są przez ścianę jelita cienkiego.
Błona śluzowa jelit tworzy wiele fałd; zwiększa to powierzchnię ssania, a tym samym przyspiesza wchłanianie. Ponadto wewnętrzna powierzchnia tych fałdów pokryta jest niezliczoną ilością palcowatych wypustek zwanych kosmkami jelitowymi, z których każdy zawiera sieć naczyń włosowatych i jedną kapilarę limfatyczną biegnącą pośrodku. Wchłanianie jest procesem złożonym, polegającym częściowo na prostej dyfuzji substancji z jamy jelitowej przez komórki nabłonkowe do krwi lub naczyń limfatycznych.
Niektóre substancje wchłaniają się pomimo tego, że ich zawartość we krwi jest wyższa niż w jelitach. Komórki wyściełające jelita muszą „pompować” te substancje do krwi wbrew gradientowi stężeń. Proces ten jest podobny do wydzielania, podczas którego komórki wykonują również pracę polegającą na przenoszeniu substancji z jednego obszaru do drugiego.
Komórki nabłonka jelit tworzą półprzepuszczalną błonę, która umożliwia przenikanie niektórych substancji, takich jak aminokwasy i glukoza, i zapobiega przedostawaniu się innych, takich jak niezmienione cząsteczki białka i skrobia. Glukoza i aminokwasy wchłaniane są do naczyń włosowatych i wysyłane wraz z krwią żyły wrotnej do wątroby, skąd następnie rozprowadzane są po całym organizmie.
Glicerol i kwasy tłuszczowe – produkty trawienia tłuszczów – dostają się do tkanek w inny sposób. Sole żółciowe odgrywają ważną rolę w ułatwianiu wchłaniania kwasów tłuszczowych, monoglicerydów i diglicerydów (produktów hydrolizy tłuszczów) oraz innych substancji rozpuszczalnych w lipidach, takich jak witaminy rozpuszczalne w tłuszczach. Gdy produkty hydrolizy lipidów przechodzą przez komórki nabłonkowe kosmków jelitowych, następuje ponowna synteza z nich cząsteczek tłuszczu; cząsteczki te gromadzą się w maleńkie kuleczki, które dostają się do naczyń włosowatych limfatycznych.
Zawartość jelitowych naczyń limfatycznych ostatecznie trafia do dużego przewodu piersiowego, a stamtąd do krwi, gdy przewód ten uchodzi do lewej żyły ramiennej. W ten sposób tłuszcz ostatecznie dostaje się do krwioobiegu i jest rozprowadzany po całym organizmie, ale nie w taki sam bezpośredni sposób, jak cukry i aminokwasy.