כפי שמציע המונח, מקרומולקולות הן מולקולות גדולות במיוחד המכילות הרבה אטומים. מקרומולקולות מורכבות לעיתים משרשראות ארוכות של יחידות אטומים חוזרות ונודעות כפולימרים, אך לא כל מקרומולקולות הן פולימרים. מולקולות גדולות אלה ממלאות מספר תפקידים חיוניים באורגניזמים חיים.
פחמימות
פחמימות מורכבות מחד סוכרים (סוכרים), והפולימרים שלהם. החד-סוכרים נקשרים יחד ליצירת רב-סוכרים, שהם הפולימרים של פחמימות. החד-סוכר הנפוץ ביותר הוא גלוקוז, שהוא אחד הסוכרים החשובים ביותר לכל בעלי החיים והצמחים. תפקידן של הפחמימות לשמש כמקור אנרגיה לאחסון ומבנה לכל היצורים החיים. עבור צמחים, עמילן הוא מקור האנרגיה הראשי והתאית היא המספקת מבנה ותמיכה. לבעלי חיים, גליקוגן מספק אנרגיה וכיטין מספק את המבנה והתמיכה.
ליפידים
ליפידים מגיעים בשלוש צורות - שומנים, סטרואידים ופוספוליפידים. התפקיד העיקרי של שומנים אלה הוא אנרגיה ובידוד. שומנים מגיעים בצורות רוויות או בלתי רוויות, והם אינם מסיסים ולכן, צפים. שומנים רוויים נמצאים בבעלי חיים והם מוצקים בטמפרטורת החדר; שומנים בלתי רוויים נמצאים בצמחים והם נוזלים או שמנים בטמפרטורת החדר. ליפידים, בצורת פוספוליפידים, הם גם יסודות חשובים בקרומים.
חלבונים
חלבונים הם מקרומולקולות חשובות מאוד; יש להם רמות רבות של מבנה ומספר פונקציות. כל תא בגוף האדם מכיל חלבונים ורוב הנוזלים הגופניים מכילים גם חלבונים. חלבונים מהווים חלק גדול מעור האדם, האיברים, השרירים והבלוטות. חלבונים מסייעים לגוף בתיקון תאים וביצור חדשים, ומהווים דרישה תזונתית ואנרגטית חשובה, במיוחד עבור מתבגרים גדלים ואמהות לעתיד.
חומצות גרעין
חומצות גרעין כוללות את ה- DNA וה- RNA החשובים. DNA הוא התוכנית להתפתחות גנטית לכל צורות החיים; הוא מחזיק במידע הדרוש הנדרש לסינתזת חלבונים. RNA הוא המוביל של מידע זה לאתר ייצור החלבונים בפועל. הגוף מורכב ממאות אלפי חלבונים וכל אחד מהם צריך לפעול בצורה ספציפית כדי לתפקד כראוי. חומצות גרעין מכילות את המידע הדרוש לחלבונים אלה להתפתח ולפעול כפי שהם אמורים.