Varenje ugljikohidrata započinje u usnoj šupljini i nastavlja se u crijevima gdje se apsorbiraju različiti hranjivi sastojci. Svrha ovog procesa je hidroliza disaharida, oligosaharida i polisaharida u pojedinačne monosaharide koji ih čine, kako bi ih apsorbira crijevna sluznica. Za ono što je rečeno, šećeri uneseni prehranom, poput glukoze i fruktoze, ne zahtijevaju nikakav probavni proces i kao takvi se apsorbiraju. Glukoza se osobito apsorbira aktivnim transportom, dok fruktoza prelazi crijevnu sluznicu olakšanom difuzijom; slijedi da se levuloza sporije apsorbira i to doprinosi snižavanju glikemijskog indeksa.
Škrob čini pretežni dio složenih ugljikohidrata uzetih u uravnoteženoj prehrani; sastoji se od mnogih jedinica glukoze povezane linearno (amiloza) i razgranate (amilopektin), a uglavnom se unosi kroz krumpir, mahunarke, žitarice i derivate, poput tjestenine i kruha. Njegova probava započinje u ustima, gdje je napadnuta slinavim α-amilazima, koje oslobađaju maltozu i izomaltozu (disaharidi nastali udruživanjem dviju jedinica glukoze, odnosno spojeni α-1,4 i α-1,6 vezama), maltotrioza (ovaj put postoje tri molekule glukoze) i dekstrini (7-9 jedinica glukoze, uz prisutnost grane) .usna šupljina.
Djelovanje α-amilaza sline prestaje u želucu, zbog kiselosti koja karakterizira želučani okoliš. Probava ugljikohidrata se nastavlja i završava u tankom crijevu, zahvaljujući kombiniranom djelovanju sokova gušterače i crijeva. Prvo, postoji enzim α-amilaze sličan slinom, koji kao takav pretvara škrob u maltozu i dekstrine. Oni se ne mogu hidrolizirati amilazima gušterače i podvrgnuti su djelovanju posebnih enzima za deramifikaciju (α-1,6 glikozidaza, α-dekstrinaza ili izomaltaza) prisutnih u epitelnim stanicama tankog crijeva. Na ovoj razini nalazimo daljnje enzime uključene u probavu disaharida; saharaza, na primjer, dovodi do stvaranja glukoze i fruktoze počevši od molekule saharoze i osigurava hidrolizu maltoze i maltotrioze u sinergiji s enzimom maltazom; na kraju, laktaza probavlja mliječni šećer razlažući ga na glukozu i galaktozu (nedostatak ovog enzima, vrlo čest u odrasloj dobi, osobito u crnoj populaciji, odgovoran je za intoleranciju na laktozu).
Nakon što je završena probava ugljikohidrata u pojedinačne monosaharide koji ih tvore, šećeri su spremni za apsorpciju. Očekivano, do ove apsorpcije može doći olakšanom difuzijom (fruktoza) ili aktivnim transportom (glukoza, galaktoza).
Nisu svi ugljikohidrati uneseni prehranom probavljivi, pa čak i sam škrob, osobito sirov, može biti teško probavljiv. Neka povrća, poput mahunarki, sadrže, na primjer, neprobavljive oligosaharide (rafinoza, verbaskoza i stahioza). Isto vrijedi i za dijetalna vlakna, uključujući celulozu. Umjesto toga, probava ovih ugljikohidrata moguća je za druge životinje, poput preživača, te za bakterije prisutne u našem debelom crijevu. Ovi mikroorganizmi fermentiraju prehrambena vlakna proizvodeći masne kiseline sa laksativnim, trofičkim učinkom na sluznicu debelog crijeva i dragocjenim za opće zdravlje cijelog organizma.
