Carbohydrat cấu tạo nên hầu hết các vật chất hữu cơ trên Trái Đất do các vai trò bao quát của chúng trong tất cả các dạng sống. Đầu tiên là tồn tại ở dạng dự trữ năng lượng, nhiên liệu và chất trao đổi trung gian. Thứ 2, các loại đường ribose và deoxyribose tạo thành một phần trong cấu trúc của ARN và ADN. Thứ 3, polysacarit là các thành phần cấu trúc của thành tế bào vi khuẩn và thực vật. Thực ra, cellulose là thành phần chính của thành tế bào thực vật và là một trong những hợp chất hữu cơ phổ biến nhất trong sinh quyển. Thứ 4, carbohydrat có quan hệ với một số protein và lipid, các chất này có vai trò quan trọng trong việc tương tác gián tiếp giữa các tế bào và sự tương tác giữa các tế bào với các thành phần khác trong môi trường của tế bào.

Carbohydrat là hợp chất hữu cơ đơn giản nhất gồm andehyt hoặc xeton với một số nhóm hydroxyl, thường thì mỗi nguyên tử cacbon chứa nhóm chức aldehyt hoặc xeton. Các đơn vị cơ bản của carbohydrat được gọi là monosacarit; ví dụ như glucose, galactose, và fructose. Công thức thu gọn tổng quát của một monosaccarit là (C·H2O)n, với n lớn hơn hoặc bằng 3; tuy nhiên, không phải tất cả carbohydrat đều tuân theo công thức này (như axit uronic, các đường deoxy như fucose), hoặc không phải tất cả các chất hóa học có công thức như trên thì được xếp vào nhóm carbohydrat.[2]

Monosaccarit có thể được liên kết với nhau để tạo thành polysaccarit (hay oligosaccarit) theo nhiều cách khác nhau. Một số carbohydrat chứa một hoặc nhiều hơn các phân tử monosaccarit khi có một hoặc vài nhóm chức bị thay thế hoặc bị khử. Ví dụ, deoxyribose là thành phần cấu tạo của ADN bị biến đổi từ ribose; chitin được cấu tạo bởi các đơn vị N-acetylglucosamine có tính tuần hoàn, là một dạng glucose chứa nitơ.

Danh pháp khoa học của các cacbohydrat rất phức tạp còn các tên gọi thông thường của các cacbohydrat thường có phần đuôi là -ose. Glycoinformatics là ngành nghiên cứu đặc biệt tiếp cận đến tin sinh học duy nhất và đặc biệt của các carbohydrat.