При хронической нехватке углеводов пищи для поддержания нормальных показателей гликемии утилизируется резервный [[гликоген]] печени. При полном отсутствии поступления углеводов его запасы заканчиваются через 48 часов, что сопровождается частичным обезвоживанием. В дальнейшем для глюконеогенеза активизируется окисление жиров; для обеспечения энергопотребностей печень и мышцы метаболизируют свободные жирные кислоты (СЖК), а частичное их окисление приводит к образованию кетоновых тел (ацетон, ацетоацетат, |3-гидроксибутират), которые могут использоваться в качестве топлива всеми тканями, содержащими митохондрии. При резком ограничении поступления углеводов (менее 50 г в день) развивается кетоз.

На фоне повышенного содержания кетоновых тел угнетается аппетит, значительно снижаются показатели тощаковой и постпрандиальной гликемии за счет уменьшения печеночной продукции [[Глюкоза|глюкозы]] и уровня [[инсулин]]а. Дополнительным фактором, улучшающим действие инсулина, может быть повышенный уровень лейцина, который отмечается при низкоуглеводной диете с избыточным потреблением белка. В совокупности указанные изменения стимулируют образование СЖК и глицерола из депонированных триглицеридов. Но эти изменения были продемонстрированы лишь в краткосрочных исследованиях. А при сравнении результатов снижения массы тела на фоне соблюдения низкоуглеводной и высокоуглеводной диет в течение одного года потери массы тела оказывались сопоставимыми.