Baltymai yra didelės molekulinės masės organinės medžiagos, sudarytos iš aminorūgščių, sujungtų peptidiniu ryšiu. Kolagenas, pavyzdžiui, sudarytas iš prolino, hidroksiprolino ir glicino, yra pailgos, stulpelio formos molekulė, sudaryta iš trijų susisukusių polipeptidinių grandinių. Baltymai atlieka įvairias funkcijas: katalizuoja chemines reakcijas, perneša medžiagas, sudaro membranas (kartu su lipidais), apsaugo organizmą (antikūnai) ir atlieka judėjimo funkciją (raumenų baltymai). Baltymų molekulių struktūra skirstoma į: pirminę (aminorūgščių seka), antrinę (α spiralės arba β struktūros), tretinę (erdvinė struktūra, lemianti funkcijas) ir ketvirtinę (kelių polipeptidinių grandinių junginys).

Fosfolipidai yra panašūs į riebalus, bet prie glicerolio turi prisijungusias dvi riebalų rūgščių liekanas (uodegėles) ir fosforo rūgšties liekaną, prie kurios jungiasi polinė arba krūvį turinti molekulė (galvutė). Fosfolipidai sąveikauja su vandeniu dvejopai: hidrofobinės uodegėlės vengia vandens, o hidrofilinės galvutės sąveikauja su vandeniu. Vandenyje fosfolipidai sudaro dvisluoksnę struktūrą, kuri yra visų biologinių membranų pagrindas. Kartu su baltymais fosfolipidai sudaro ląstelių plazmines membranas, branduolio, mitochondrijų, endoplazminio tinklo ir kitų organelių membranas.

Lipidai yra nepolinės, vandenyje blogai tirpstančios medžiagos, randamos gyvuosiuose organizmuose. Jie tirpsta organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip etanolis ir eteris. Lipidai apima riebalus, aliejus, vaškus, membranų lipidus, kai kuriuos vitaminus ir hormonus. Jų funkcijos: struktūrinė (fosfolipidai, glikolipidai membranose, cholesterolis membranose, vaškas bitėse), energinė (riebalų oksidacija), apsauginė (šilumos izoliacija, fizinė apsauga, vaško apsauga nuo vandens) ir reguliacinė (vitaminas D, lytiniai hormonai).

Riebalai, paprasčiausi lipidai, yra sudaryti iš glicerolio ir riebalų rūgščių. Glicerolis yra alkoholis su trimis anglies atomais ir trimis hidroksigrupėmis. Riebalų rūgštys turi ilgą anglies atomų grandinę ir karboksigrupę gale, suteikiančią hidrofobinių savybių. Riebalų rūgštys gali būti sočiosios (pvz., palmitino rūgštis) arba nesočiosios (pvz., linolo rūgštis, oleino rūgštis). Žmogus nesintetina kai kurių polinesočiųjų riebalų rūgščių (pvz., linolo ir linoleno), todėl jos yra būtinosios ir turi būti gaunamos su maistu. Riebalų rūgščių karboksigrupė jungiasi su glicerolio hidroksigrupe, sudarydama esterinį ryšį, todėl riebalai vadinami trigliceridais. Trigliceridai yra nepolinės, hidrofobinės medžiagos ir efektyvi energijos saugojimo forma.

Riebaluose tirpūs vitaminai (A, D, E ir K) yra svarbi lipidų grupė. Vitaminas A svarbus regėjimui, vitaminas D reguliuoja kalcio apykaitą, vitaminas E veikia kaip antioksidantas, o vitaminas K reikalingas kraujo krešėjimui.

Steroidai, priskiriami lipidams, turi molekulės pagrindą, sudarytą iš keturių susijungusių žiedų. Gyvūnai daugiausia turi cholesterolio, kurio molekulę sudaro polinė -OH grupė ir didelė nepolinė dalis. Cholesterolio gausu gyvūniniuose produktuose. Jis svarbus, nes iš jo sintetinami steroidiniai hormonai, tulžies rūgštys, vitaminas D, jis yra membranų sudedamoji dalis. Didelė cholesterolio koncentracija kraujyje gali sukelti aterosklerozę. Cholesterolio sintezė organizme mažėja, vartojant maistą, kuriame jo gausu.

Iš cholesterolio lytinėse ląstelėse ir liaukose sintetinami steroidiniai hormonai. Sėklidės išskiria androgenus (pvz., testosteroną), skatinančius antrinių lytinių požymių atsiradimą, spermatogenezę ir lytinę potenciją. Kiaušidės išskiria estrogenus ir gestagenus (pvz., estradiolį ir progesteroną). Estrogenai paruošia moters lytinius organus apvaisinimui, o progesteronas veikia mėnesinių ciklą ir nėštumą.

Vašką išskiria augalai ir gyvūnai. Jo pagrindinė funkcija – sudaryti apsauginę dangą. Paukščių plunksnos ir gyvūnų kailis turi vaškinį dangalą, saugantį nuo drėgmės. Augalų lapų ir vaisių vaškinė danga mažina vandens nuostolius ir saugo nuo infekcijos. Žmogaus ausyse esantis vaškas turi sieros ir saugo nuo mikroorganizmų. Lipidai, įskaitant vaškus, naudojami farmacijoje ir kosmetikoje (pvz., lanolinas kremuose, spermacetas kosmetiniuose kremuose).