Về mặt lý thuyết, người ta có thể đo năng lượng thực phẩm theo nhiều cách khác nhau, bằng cách sử dụng (giả sử) năng lượng tự do Gibbs bị đốt cháy hoặc lượng ATP được tạo ra bằng cách chuyển hóa thức ăn. Tuy nhiên, quy ước là sử dụng nhiệt của phản ứng oxy hóa tạo ra nước lỏng. Năng lượng thực phẩm thông thường dựa trên các đốt nóng trong nhiệt lượng kế của bom và hiệu chỉnh có tính đến hiệu quả của quá trình tiêu hóa và hấp thu và sản xuất urê và các chất khác trong nước tiểu. Nhà hóa học người Mỹ Wilbur Atwater đã thực hiện những chỉnh sửa này vào cuối thế kỷ 19 (xem hệ thống Atwater để biết thêm chi tiết). Dựa trên các khám phá của Atwater, việc tính toán hàm lượng năng lượng của thực phẩm bằng cách sử dụng 4 kcal/g (17 kJ/g) cho carbohydrat & protein, và 9 kcal/g (38 kJ/g) cho lipit.[5] Hệ thống này sau đó đã được Annabel Merrill và Bernice Watt của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ cải thiện, và Bộ Nông nghiệp đã đưa ra một hệ thống theo đó các yếu tố chuyển đổi calo cụ thể cho các loại thực phẩm khác nhau đã được đề xuất.[6]