Hiilihydraatit ovat ryhmä orgaanisia yhdisteitä, jotka koostuvat hiilestä, vedystä ja hapesta. Niitä ovat esimerkiksi sokerit,tärkkelys ja selluloosa. Hiilihydraatti on yksi kolmesta perusravintoaineesta. Hiilihydraattien empiirinen kaava on C_m(H₂O)_n. Sana hiilihydraatti tuleekin suoraan sen rakennekaavasta, hiilen hydraatti.

Yksinkertaisimmat hiilihydraatit, mono- ja disakkaridit toimivat elimistössä energiaravintoaineina. Niiden varastomuodot, joka kasveissa on tärkkelys ja eläimissä glykogeeni, varastoivat elimistössä energiaa. Tärkeimmät elintarvikkeiden disakkaridit ovat sakkaroosi, laktoosi ja maltoosi. Monimutkaisemmat hiilihydraatit kuten selluloosa toimivat rakennusaineina kasveissa.