大米中含碳水化合物75%左右，蛋白质7%-8%，脂肪1.3%-1. 8%，并含有丰富的B族维生素等。

大米中的蛋白质主要是米谷蛋白，依次是米胶蛋白和球蛋白。其蛋白质的生物价和氨基酸的构成比例都比小麦、大麦、小米、玉米等禾谷类作物高，消化率达到66.8%-83.1%，也是谷类蛋白质中较高的一种。大米蛋白主要分布在胚内，糊粉层，集中于籽粒四周，且腹部多于背部。大米蛋白主要是由清蛋白、球蛋白、醇溶性蛋白和谷蛋白等四种蛋白组成，并在谷物蛋白中，这几类蛋白的生物价和蛋白价均比其它蛋白质高。大米蛋白还是一种优质的植物蛋白质，可作为起泡剂（如高档软糖的起泡剂）。此外，由于大米蛋白是低抗原性蛋白，不会产生过敏反应，或是作为一种优质蛋白添加到需要补充蛋白的制品 (如婴儿米粉) 中，也可直接生产成一种全营养的米蛋白制品。其中蛋氨酸含量较高，是其它植物蛋白所无法比拟的。大米蛋白被公认为优质食用蛋白，主要是因为大米蛋白的氨基酸组成平衡合理，其营养价值很高，甚至可与鸡蛋、牛乳相媲美。

大米中的碳水化合物主要是淀粉。其分布经糙米加工后只留下胚乳部分，胚乳细胞里有90％淀粉。糯米有80%以上或几乎全是支链淀粉；籼米只有直链淀粉；粳米的直链淀粉比籼米要少。大米淀粉具有一些其他淀粉不具备的特性。与其他谷物淀粉颗粒相比其颗粒非常小，在2～8μm之间，且颗粒度均一。糊化的大米淀粉吸水快，具有脂肪的口感。其中蜡质大米淀粉更是有极好的冷冻——解冻稳定性，可防止冷冻过程中的脱水收缩。同时，它可以有以下用途：家庭用撒粉和衣服上浆剂；烹调用增稠剂；纸和照相纸的上光；糖果的糖衣和药片的赋形剂；作为脂肪替代物用于冷冻甜点；用来生产各种淀粉糖；在化妆品中使用；可制作成各种类型的变性淀粉等等。

稻米中的脂类主要分布在米粒外层和胚部，随大米精度的提高而下降。大米的油脂含量高，米饭光泽越好；米饭的香味与米粒所含的不饱和脂肪酸有关。可用作制作加工米糠油和米胚芽油。

稻（未加工的大米）、禾(小米)、稷(高粱)、麦、菽(豆)称为“五谷”。