食品营养学的发展历史可追溯到5000年以前，人类从外界获取一定的食物，用于维持自己的生命和从事各种活动，并进一步选取某些食物作为药方，用以维护自己的身体健康。我国古代的“药食同源”之说认为药与食在养生保健作用上是相辅相成的，2000 多年前《黄帝内经·素问》中提出“五谷为养、五果为助、五畜为益、五菜为充”的食物和养生的记载，即以谷物为主食，配以动物性食品，再加上果品的辅助、蔬菜的充实，这与现代营养学的膳食模式很相似，无疑是古代人们从长期实践中所总结的朴素的食品营养学说。

现代食品营养学的创立是随着生物化学、生理学、化学、农学以及食品科学等学科的发展，并通过医学家、营养学家和食品科学家等共同努力的结果。Antoine Laurent Lavoisier（1743—1794）开创了呼吸过程的性质和设计量热器的道路。然而，真正的现代营养学作为一门学科主要是20世纪的产物。在整个19世纪和20世纪初是发现和研究各种营养素的鼎盛时期，当时正值生物化学学科从生理学科中分离出来不久，而营养研究又是当时生化研究的重要部分（主要分析食物的组成成分）。今天的食品营养学随着其他各门学科的发展进一步地发展，特别是随着生物化学和分子生物学等的发展，食品营养学已经推进到了分子水平，从而把营养功能直接与物质代谢等联系起来。

现代食品营养学的发展在经历了对能量问题的认识之后，继而进一步研究并认识到碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质的作用。而在20世纪60年代进一步对蛋白质进行了研究，并认为蛋白质缺乏是世界上最严重和普遍的营养问题。此后则从多方面研究、干预，并且突出与营养不良做斗争。近年来，人们对上述某些营养素的研究不断有更深入的认识。例如，对多不饱和脂肪酸特别是n-3 系列的α-亚麻酸及其在体内形成的二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）的研究颇受重视，而α-亚麻酸已被认为是人体必需脂肪酸。维生素E、维生素C 和β-胡萝卜素以及微量元素硒等在体内的抗氧化作用及其作用机制的研究亦十分引人注目。更重要的是对膳食纤维以及某些植物化学物质（phytochemical）如有机硫化物、多酚、黄酮和异黄酮等非传统营养素进行的研究，并认识到它们对人体有益，特别是对人体某些慢性和非传染性疾病，如心血管病和某些癌症等有预防作用，从而将食品营养学对了解某些营养素在预防营养缺乏中所起的作用发展为既防止营养缺乏病又预防某些慢性疾病的发生。

特别值得一提的是，由于食品科学特别是食品加工业的迅速发展，以及人们对营养、健康的日益重视，许多食品加工生产中的营养、安全问题不断涌现。然而，对于食品生产加工中的营养问题却直到20世纪80年代才开始受到重视。食品加工对食品营养素和营养价值的影响，加工时食品中各营养素、非营养素和所添加的食品成分之间的反应还有待进一步研究，以便使食品加工在杀灭有害微生物、钝化酶和去除食品中的不利因素，将食品加工过程中的安全、卫生问题减到最小的同时，对食品的有益作用最大化。目前，食品营养学的发展正在由传统的研究“营养足够”向“营养最佳”方向发展，即通过食品获取足够营养的同时，强调食品可能具有的促进健康、防病和保健方面。

20世纪80年代初，平衡膳食宝塔在美国及其他发达国家相继问世，对于指导人们摄入均衡的营养起到重要的指导作用。1982年，伯格斯特龙、萨米尔松以及范恩由于发现花生四烯酸在体内的代谢产物前列腺素及其相关生物活性物质而共同获得诺贝尔生理学或医学奖，之后食品营养学的研究又重新引起各国政府的重视。近年来各国学者们都在重新思考平衡膳食宝塔，并在循证营养学的基础上进行了调整及修改。

在开展宏观营养研究的同时，营养学又逐渐向微观发展，如营养素的代谢、作用机制研究等。人类对营养素生理作用的认识经历了由整个机体水平向器官、组织、亚细胞结构及分子水平这样一个逐渐深入的过程。近20 多年来，随着分子生物学理论与实验技术的渗透及应用，产生了分子营养学，研究营养素对基因表达的调控作用，遗传因素对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄的影响，探讨两者相互作用对生物体表型影响的规律，从而针对不同基因型或营养素对基因表达的特异调节作用，制订出营养素需要量和膳食指南，为预防和控制营养缺乏病提供可靠的依据。

20世纪90年代，分子食品营养学开始发展，随着蛋白组学和基因组学的发展，食品营养学的研究进入分子水平。21世纪后分子食品营养学进入快速发展期，营养基因组学问世，阐明了一些营养素和功能成分与基因的相互关系及作用机理，例如，硒可通过调节制造GSH-Px酶mRNA的稳定性来调节其基因的表达；决定个体对疾病易感程度的基因遗传以及可影响疾病发生的饮食、社会环境和体力活动。将来，只需分析基因组便可知预防下一代发生特殊疾病的基本饮食需求。