Ở Hoa Kỳ, năng lượng sinh học được biểu thị bằng cách sử dụng đơn vị năng lượng Calorie với số C (nghĩa là một kilocalorie), bằng với năng lượng cần thiết để tăng nhiệt độ 1 kilôgam nước bằng 1 °C (khoảng 4,18 kJ).[6]

Cân bằng năng lượng, thông qua các phản ứng sinh tổng hợp, có thể được xác định bằng phương trình sau:[1]

Định luật đầu tiên của nhiệt động lực học nói rằng năng lượng có thể không được tạo ra cũng như không bị phá hủy. Nhưng năng lượng có thể được chuyển đổi từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác. Vì vậy, khi một lượng calo năng lượng thực phẩm được tiêu thụ, một trong ba tác động đặc biệt xảy ra trong cơ thể: một phần lượng calo đó có thể được lưu trữ dưới dạng mỡ cơ thể, triglyceride hoặc glycogen, chuyển vào tế bào và chuyển thành năng lượng hóa học dưới dạng adenosine triphosphate (ATP - một coenzyme) hoặc các hợp chất liên quan, hoặc tiêu tan dưới dạng nhiệt.[1][5][7]