Lipid terdapat terutama di plasma, jaringan adiposa, dan membran biologis. Asam lemak merupakan bentuk lipid sederhana yang banyak beredar dalam plasma, sedangkan triasilgliserol merupakan bentuk penyimpanan utama di jaringan adiposa. Fosfolipid adalah komponen utama membran sel dan mencakup fosfatidilkolin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin, fosfatidilinositol, serta kardiolipin.
Asam lemak dibedakan menjadi jenuh dan tidak jenuh berdasarkan ada tidaknya ikatan rangkap. Contoh asam lemak jenuh adalah asam palmitat dan stearat, sedangkan asam oleat, linoleat, linolenat, dan arakidonat termasuk asam lemak tidak jenuh. Sifat struktur ini memengaruhi fungsi lipid sebagai sumber energi, penyusun membran, dan prekursor molekul pengatur tubuh.
Oksidasi beta adalah proses pemecahan asam lemak di mitokondria untuk menghasilkan asetil-KoA, NADH, dan FADH₂. Asam lemak terlebih dahulu diaktifkan menjadi asil-KoA dan masuk ke mitokondria melalui sistem karnitin. Oksidasi lengkap palmitat beratom karbon 16 menghasilkan delapan asetil-KoA dan energi bersih sekitar 106 ATP setelah memperhitungkan biaya aktivasi.
Asetil-KoA hasil oksidasi asam lemak dapat memasuki siklus asam sitrat atau digunakan hati untuk membentuk badan keton. Badan keton utama adalah asetoasetat, beta-hidroksibutirat, dan aseton. Senyawa ini dilepas dari hati dan digunakan jaringan ekstrahepatik sebagai sumber energi ketika ketersediaan glukosa rendah.
Sintesis asam lemak dimulai dari asetil-KoA yang diubah menjadi malonil-KoA oleh enzim asetil-KoA karboksilase. Selanjutnya, fatty acid synthase memperpanjang rantai asam lemak dengan penambahan dua atom karbon pada setiap siklus. Asam lemak kemudian dapat digunakan untuk membentuk triasilgliserol, fosfolipid, atau lipid kompleks lain.
Triasilgliserol disintesis dari gliserol-3-fosfat dan asil-KoA, terutama di hati serta jaringan adiposa. Jaringan adiposa menyimpan triasilgliserol sebagai cadangan energi dan dapat memecahnya kembali saat tubuh membutuhkan bahan bakar. Asam lemak bebas hasil lipolisis dapat dibawa ke jaringan lain untuk dioksidasi.
Karena tidak larut dalam air, lipid diangkut dalam darah sebagai lipoprotein. Kilomikron membawa lipid dari makanan menuju jaringan, sedangkan VLDL membawa triasilgliserol yang disintesis hati dan dapat berubah menjadi LDL. LDL terutama mengantarkan kolesterol ke jaringan, sementara HDL berperan dalam pengangkutan balik kolesterol menuju hati.
Kolesterol disintesis dari asetil-KoA dan diperlukan untuk membran sel, asam empedu, vitamin D, serta hormon steroid. Kadar kolesterol intraseluler diatur melalui sintesis, pengambilan LDL, penyimpanan sebagai ester, dan pengeluaran melalui HDL. Gangguan lipoprotein dapat menyebabkan dislipidemia, sedangkan kolesterol juga menjadi prekursor hormon steroid seperti kortisol, aldosteron, testosteron, estrogen, dan progesteron.