Zbudowane z węgla, wodoru i tlenu są wielowodorowymi polihydroksyaldehydami (aldozy) lub polihydroksyketonami (ketozy), albo też związkami, z których w wyniku hydrolizy powstają aldozy lub ketozy. Wzór sumaryczny większości węglowodanów ma postać: Cx(H2O)y. Właściwości węglowodanów zależą od wielkości i budowy cząsteczek.
Węglowodany dzielą się na:
– monosacharydy (cukry proste);
– polisacharydy (cukry złożone), do których należą oligosacharydy (wielocukry małocząsteczkowe) oraz polisacharydy (wielocukry wielkocząsteczkowe), powstałe na drodze kondensacji wielu cząsteczek cukrów prostych; istnieją też pochodne monosacharydów, które też mogą ulegać kondensacji.
Ponadto węglowodany mogą łączyć się z niecukrowymi związkami organicznymi, tworząc np. nukleotydy, glikozydy, glikoproteidy, glikolipidy.