食物を徹底分解、栄養となる分子を選択、吸収する：小腸

胃で溶かされ、柔らかくされた食物は、続いて小腸へと送り込まれます。
小腸は、およそ6mほどにもなる長いチューブ状になった器官ですが、筋肉に覆われ、収縮した状態で3mほどの長さになります。小腸は、形状や役割からさらに３つの部位、十二指腸、空腸、回腸に分けることができます。
十二指腸は、小腸のうち、入り口の25cmほどの部分です。ここでは、腸液や、膵液、胆汁が分泌されることで、胃酸を中和し、食物の分解をさらに進めます。口から入った食物は分子レベルでの消化段階にまでなっていて、もはや元の姿の片鱗はどこにもない状態です。つまり、ドロドロの粥状というよりは、栄養ペーストと言えるような状態なのです。また、十二指腸の腸壁には、絨毛が無数にあり、筒状の絨毯のようです。この中を栄養ペーストはくぐっていくのですが、絨毛の一本一本がペーストのなかに入り込み、さらに腸壁自体も伸縮しながら、栄養となる分子を選択的に吸収します。
短い十二指腸をくぐった後、続く空腸と回腸の管内にもびっしりと絨毛があり、ペーストからの吸収が引き続き行われます。十二指腸は、膵液や胆汁を分泌することで、食物を徹底的に細かくしますが、短いのであまり吸収はできません。その任は、続く空腸、回腸に任されることになります。
空腸と回腸の働きは似ていて、あまり大きな違いはありませんが、十二指腸より下の小腸のうち、手前2/5が空腸、後ろ3/5が回腸、また、空腸のほうが回腸よりもやや太い、とされています。空腸での栄養の吸収量はとくに多く、回腸では吸収過程もそろそろ仕上げに入り、絨毛の数も減少してきます。
絨毛のなかには、毛細血管やリンパ管が張り巡らされ、ブドウ糖やアミノ酸は毛細血管から、脂肪酸・グリセリンはリンパ管より吸収されます。また、小さな孤立リンパ小節や、塊状の集合リンパ小節（パイエル板）もあって、吸収した分子を監視しています。
小腸のなかで、栄養をすっかり吸い取られたペーストは、続く大腸へ送られて行きます。