Les aliments ingérés doivent subir une digestion préalable pour être transformés en composés (nutriments) susceptibles d'être absorbés (transport) par le tube digestif. Il y a trois lieux de digestion : intraluminal, grâce aux enzymes digestives tout particulièrement pancréatico-intestinales, au niveau de la bordure en brosse des entérocytes de l'intestin grêle et intra-entérocytaire. Les nutriments sont essentiellement absorbés par voie transcellulaire, en traversant la membrane apicale, le cytoplasme entérocytaire et les membranes basolatérales, avant d'être drainés par voie sanguine, vers le foie, ou lymphatique. La traversée des membranes se fait par transport actif ou facilité grâce à des protéines de transport spécifiques ou par diffusion passive. Les électrolytes, absorbés avec l'eau, et certaines molécules de petite taille sont, en partie, absorbés par voie paracellulaire. Les jonctions serrées, qui contrôlent cette voie, sont soumises à différents systèmes de régulation faisant intervenir l'osmolarité de l'espace intercellulaire, la concentration intraluminale de nutriments et l'activité de certains récepteurs ou transporteurs membranaires. Les mécanismes de digestion et surtout d'absorption des lipides, molécules hydrophobes, sont particulièrement complexes. Certains segments digestifs, notamment l'iléon, jouent des rôles spécifiques tout particulièrement pour les acides biliaires - cycle entérohépatique -, la vitamine B₁₂ et le magnésium. Le rôle du microbiote intestinal est de plus étudié dans le cadre de l'appréhension de la modulation de ces processus. L'étude des mécanismes impliqués dans la digestion et l'absorption permet de mieux comprendre la physiopathologie des syndromes de maldigestion et de malabsorption et donne les bases conceptuelles pour la nutrition entérale. Elle contribue par ailleurs à l'appréhension des mécanismes d'action de divers traitements utilisés pour la prise en charge de maladies métaboliques fréquentes. Ces processus de digestion-absorption ne peuvent être compris que couplés et en interrelation avec l'ensemble du tube digestif (incluant estomac et côlon) et son système endocrine et paracrine.