人体热能来源是食物中的蛋白质、脂肪与糖类；热能消耗则用于基础代谢、体力活动及食物的特殊动力作用。热能摄入大于消耗，多余的热能即转化为脂肪储存起来，体内脂肪蓄积过多，则引起肥胖。
为了研究肥胖的起因，即脂肪的形成，我们打一比方，用水槽表示人的身体，水由上面的水嘴流进来，由下面的水嘴流出去。在正常情况下，流进和流出的水量是基本稳定的，即维持一定的体积。当上面流进来的水量增加时，水槽的水位升高，水的体积增大；当下面的水嘴流出的水量减少时，水槽的水位也会升高，水的体积也会增大。如果以流进的水量表示摄取热能，以流出的水量表示热能消耗，上面引起水槽水位升高的两种情况，对于人体即可导致热能蓄积。
机体为了保持体重的稳定，摄入与消耗的热能应保持一动态平衡状态。因此，从理论上讲，如果机体摄入热能大于消耗的热能，就会引起热能蓄积，引起肥胖发生。那么，热能是怎样形成的，又是如何消耗的呢？哪些因素会影响机体热能摄入与热能消耗呢？就这些问题，作一些简单介绍。
（1）热能的来源
人的一切活动都需要消耗热能，这些热能来自食物中的糖类、脂肪、蛋白质，所以人们常常称这三种营养素为产热物质或产热营养素。食物在体内经消化吸收后，在酶的催化作用下，进行一系列氧化分解，热能从三大营养素中逐步释放出来，满足不同的生理需要，如果有剩余，机体就会储存起来。人体仅能以糖原的形式储存少量热能，热能的主要储存形式是脂肪。
热能的单位过去常用卡，1卡是指1毫升水从15℃升高到16℃，即升高摄氏1度所需要的热能，在营养学实际应用中，这个单位太小，故往往以它的1千倍即千卡为常用单位。现在，国际上以焦为计量单位，我国也已将焦作为热能的计量单位，1焦相当于以1牛顿的力将1公斤的物质移动1米所需要的热能，两者的换算公式为：
1卡=4.184焦1千卡=4.184干焦
三大营养素在体内氧化所产生的热能并不相同，每克糖类产生16.7千焦（4千卡）热能；每克脂肪产生37.7千焦（9千卡）热能；每克蛋白质产生16.7千焦（4千卡）热能。这样，如果知道了从膳食中摄入的产热物质的量，即可算出摄入的热能。
（2）热能的消耗
机体的热能消耗对于成年人来说，主要用于满足机体以下三方面的热能需要，即基础代谢热能需要、体力活动热能需要以及食物特殊动力作用的热能需要。
①基础代谢基础代谢是维持生命最基本的活动所必需的热能需要。具体地说，是指机体处于安静和松弛状态下，清醒静卧于舒适环境，室温18℃～20℃，无体力与脑力负担，也无胃肠和消化活动时的热能需要。此时的代谢基本上是用于维持循环、呼吸系统的最低活动，保持全身细胞功能的完整性，保持体温和呼吸肌的活动、保持全身骨骼肌紧张度等所需的热能。可以概括为一句话，基础代谢所需热能是用于维持人体生命的最低需要热能。
基础代谢受许多因素的影响，如身高、体重、年龄、性别、生理状态、环境变化等。一般来说，基础代谢男性比女性高，儿童和青少年比成人高，孕妇及乳母也相对高一些。寒冷气候环境比温热气候环境高，但与基础代谢率关系最为密切的是身高和体重，尤其是体表面积。
②食物特殊动力作用食物特殊动力作用又称食物产热效应。人体摄入食物后，可使安静状态下的机体发生能量代谢增高，使机体向外散失的热能比进食前有所增加。这种由于摄取食物而引起的机体能量代谢额外增高。称为食物的特殊动力作用。食物的特殊动力作用，一般认为是由于消化摄取食物，引起热能消耗。
食物中三大营养素的食物特殊动力作用不同，其中蛋白质最强，相当于蛋白质本身产热的30%；糖类次之，约为糖类本身产热的5%～6%；脂肪最少，约为脂肪本身产热的4%～5%。一般吃混合膳食时，食物特殊动力作用所引起的额外热能消耗约为628～837千焦（150～200千卡），相当于基础代谢率的10%。
③休息时代谢率基础代谢率与食物特殊动力作用的热能消耗之和为休息时代谢率，它是相对于体力活动时热能消耗而言的。对于个体来说休息时代谢率是比较恒定的。
④体力活动时的热能消耗与休息时代谢率相反，体力活动时的热能需要是不定的，与活动强度及时间关系很大。一般来说，劳动强度越大，持续时间越长，工作越不熟练，消耗的热能就越多。
以耗能最低的基础代谢率为1.0，比较女性一些常见生活内容的热能消耗，从中不难发现，经常活动并且活动强度又较大的人，比那些很少活动的人，在同样的时间里消耗的热能大得多。
（3）影响热能平衡的因素
从理论上讲，如果一个人摄入热能过多，即吃得过多，而热能消耗减少（休息时代谢率降低，运动减少），就会引起热能过剩，但是引起这种变化的因素是极为复杂的。有先天遗传性因素的影响，也有后天获得性因素的作用。后天获得性因素又称生活环境因素，如膳食结构、生活方式、体育活动与锻炼、心理因素、社会因素、疾病、药物等，这些因素均会引起热能代谢失衡，是重要的肥胖原因。