脂肪酸是一進制羧酸，是構成單純脂、複合脂和結合脂的主要成分。上述脂類水解時都可以得到脂肪酸，是以它在分類上屬于衍生脂。同樣，甘油、乙酰輔酶a等都屬于衍生脂。
動植物中的脂肪酸比較簡單，都是直鍊的，可含有多個雙鍵，而細菌的脂肪酸最多隻有一個雙鍵。細菌的脂肪酸碳鍊結構比較複雜，可含有支鍊或脂環，如結核酸就是飽和支鍊脂肪酸。植物中可能含有三鍵、環氧基及環丙烯基等。
人體及高等動物體内的脂肪酸都是直鍊偶數碳一進制酸，最多見的是c16、c18、c22等長鍊脂肪酸。人體的不飽和脂肪酸都是順式雙鍵，有多個雙鍵的脂肪酸稱為高度不飽和脂肪酸或多不飽和脂肪酸。相鄰雙鍵之間都插入亞甲基，不構成共轭體系。
某些植物來源的脂肪酸中含有較多的共轭雙鍵，在空氣中放置，表面能生成一層幹燥而有韌性的薄膜，這種現象叫做幹化。來自油桐種子中的桐油酸幹化性能良好，是以桐油可耐冷、熱和潮濕，古代用來制作油紙傘，現代用與船舶、電器等防水。
桐油酸
脂肪酸有俗名、系統名和縮寫。俗名主要反映其來源和特點，系統名反映其碳原子數目、雙鍵數和位置。如：硬脂酸的系統名是十八烷酸，用18：0表示，其中“18”表示碳鍊長度，“0”表示無雙鍵；油酸是十八碳烯酸，用18：1表示，“1”表示有一個雙鍵。反油酸用18：1Δ9,trans表示。
雙鍵位置的表示方法有兩種，即Δ編号系統和ω(或n)編号系統。前者按碳原子的系統序數（從羧基端數起），用雙鍵羧基側碳原子的序數給雙鍵定位。後者采用碳原子的倒數序數（從甲基端數起），用雙鍵甲基側碳原子的（倒數）序數給雙鍵定位。
兩種雙鍵定位方法
倒數序數的優點是可将脂肪酸分為代謝相關的4組，即ω3、ω6、ω7、ω9。在哺乳動物體内，脂肪酸隻能由該組母體衍生而來，各組母體分别是軟油酸（16：1，ω7）、油酸（18：1，ω9）、亞油酸（18：2，ω6）和α亞麻酸（18：3，ω3）。
哺乳動物可以合成飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸，不能合成多不飽和脂肪酸，如亞油酸、亞麻酸等。維持哺乳動物正常生長所必需，而體内又不能合成的脂肪酸稱為必需脂肪酸。嚴格來說，真正必需的脂肪酸就是亞油酸和亞麻酸這兩種母體，其它都可以在此基礎上合成。
脂肪酸根據碳鍊長度可以分為四組：
短鍊脂肪酸（scfa）：碳原子數1-5；
中鍊脂肪酸（mcfa）：碳原子數6-12；
長鍊脂肪酸（lcfa）：碳原子數13-21；
極長鍊脂肪酸（vlcfa）：碳原子數21以上。
短鍊脂肪酸可以通過單羧酸轉運蛋白穿過血腦屏障。膳食纖維在結腸發酵會産生短鍊脂肪酸，主要是乙酸、丙酸和丁酸。其中丁酸最為重要，因為它是結腸上皮細胞的主要能量來源。
丁酸
中鍊脂肪酸甘油三酯（mct）可以從胃腸道擴散到門靜脈系統，進而被身體快速吸收，是以可用于治療各種吸收不良疾病。mct容易代謝，誘導生酮，可作為生酮飲食，用于癫痫治療。不過要防止代謝性酸中毒。
長鍊脂肪酸甘油三酯需要消化成脂肪酸才能被吸收，然後重新酯化，形成乳糜微粒，通過淋巴系統進入血液中。
極長鍊脂肪酸存在于大腦、視網膜等處，用于合成神經酰胺，構成各種膜結構。其生物合成在内質網進行，而代謝在過氧化物酶體，因其無法進入粒體。
二十二碳六烯酸（dha）