Hiilihydraatit ovat ryhmä orgaanisia yhdisteitä, jotka koostuvat hiilestä (C), vedystä (H) ja hapesta (O). Hiilihydraateilla ei ole omaa toiminnallista ryhmää, mutta niiden rakenteesta löytyy aina monta hydroksyyliryhmää (-OH). Ne ovat usein rengasrakenteisia. Renkaassa voi hiiliatomien lisäksi olla yksi happiatomi.

Hiilihydraatit jaetaan kemiallisen rakenteen perusteella kolmeen ryhmään:

1. yksinkertaiset sokerit eli monosakkaridit,
2. yhdistetyt sokerit eli disakkaridit ja
3. pitkäketjuiset hiilihydraatit eli polysakkaridit.